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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS
“REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES – CENTRO DE FAENAMIENTO MUNICIPAL DE
GANADO DE ORELLANA”
TESIS DE GRADO
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
PRESENTADO POR:
LUIS GUSTAVO GREFA VEGAY
RIOBAMBA – ECUADOR
2013
AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme su amor, protección y fortaleza en todo
momento.
A mis padres pilares fundamentales de mi vida, infinitas
gracias por su amor, entereza y apoyo incondicional en mi
formación personal y académica, a mis hermanos por todo el
cariño, y cooperación.
Agradezco también a Mayuri, por su apoyo y ayuda
incondicional.
A mi Directora de Tesis Dra. Magdy Echeverría, a mi
colaborador Ing. Pablo Wayllas, por la confianza y paciencia
brindada; y por su invaluable colaboración en el desarrollo de
la presente investigación; a ustedes mi gratitud eterna.
Al Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal de
Francisco de Orellana, mismos que brindaron el auspicio
para la realización de esta investigación y de manera especial
al Ing. Marcos Baño por la contribución y apertura prestadas
para la realización de mi trabajo de Tesis.
A todos quienes de alguna u otra manera me brindaron su
ayuda desinteresada para conseguir culminar esta
investigación, “gracias amigos”.
DEDICATORIA
El presente trabajo está dedicado de manera especial a mis
Padres Washington y Hermelinda, y a mis hermanos, quienes
se han constituido en una fuente de apoyo incondicional en
cada instante de mi vida.
A mis amigos, con quienes siempre hemos compartido gratos
momentos.
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS
El Tribunal de Tesis certifica que: El trabajo de investigación: “REDISEÑO DE LA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – CENTRO DE
FAENAMIENTO MUNICIPAL DE GANADO DE ORELLANA”, de
responsabilidad del señor egresado Luis Gustavo Grefa Vegay ha sido prolijamente
revisado por los Miembros del Tribunal de Tesis, quedando autorizada su presentación.
FIRMA FECHA
Dr. Silvio Álvarez Luna ………………..…… …………………
DECANA FAC. CIENCIAS
Lic. Wilvo Vásquez ………………..…… …………………
DIRECTOR EXT. NORTE
AMAZÓNICA
Dra. Magdy Echeverría ………………..…… …………………
DIRECTORA DE TESIS
Ing. Pablo Wayllas ………………..…… …………………
MIEBRO-TRIBUNAL
NOTA DE TESIS ESCRITA ….………………..
“Yo, Luis Gustavo Grefa Vegay, soy responsable de
las ideas, doctrinas y resultados expuestos en esta
Tesis, y el patrimonio intelectual de la Tesis de
Grado pertenecen a la Escuela Superior Politécnica
de Chimborazo”
LUIS GUSTAVO GREFA VEGAY
ÍNDICE DE ABREBIATURAS
º Grados
ºC Grados Centígrados
θ Ángulo
β Factor Dependiente de las Formas de barras
AR Agua Residual
A Área
AL Área Libre al Paso del Agua
b Ancho del Canal
bg Suma de Separación entre Barras
cm Centímetros
DBO Demanda Biológica de Oxígeno
DQO Demanda Química de Oxígeno
e Separación entre Barras
Ec. Ecuación
EDAR Estación Depuradora de Aguas Residuales
gr Gramos
h Pérdida de Carga
HAFS Humedal Artificial de Flujo Superficial
HAFSs Humedal Artificial de flujo Subsuperficial
HP Potencia de la Bomba
km Kilómetros
L Longitud Rejilla
L/s Litros por Segundo
L/min Litros por Minuto
L/día Litros por Día
m Metros
m2 Metros Cuadrados
M.O. Materia Orgánica
mm Milímetros
ml Mililitros
M1-2-3 Muestreo 1-2-3
n Número de Barras
s Segundo
pH Potencial Hidrógeno
PVC Policloruro de Vinilo
PTAR Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
TAT Tratamiento por Aplicación al Terreno
TRH Tiempo de Retención Hidráulica
TULSMA Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio de Ambiente
Vol. Volumen
va Velocidad de Aproximación
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN .......................................................................................................................... i
SUMMARY ....................................................................................................................... ii
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. iii
OBJETIVOS ...................................................................................................................... vi
CAPÍTULO I
1 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................... 2
1.1 AGUAS RESIDUALES. ..................................................................................... 2
1.2 CLASIFICACIÓN DE AGUAS RESIDUALES. ............................................... 2
1.3 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES. ................................. 4
1.3.1 Características Físicas................................................................................... 5
1.3.2 Características Químicas. ............................................................................. 7
1.3.3 Características Biológicas........................................................................... 10
1.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES. ...................................... 12
1.4.1 Pretratamiento ............................................................................................. 13
1.4.2 Tratamiento Primario .................................................................................. 14
1.4.3 Tratamiento Secundario .............................................................................. 15
1.4.4 Tratamiento Terciario ................................................................................. 15
1.5 SISTEMAS NATURALES DE DEPURACIÓN .............................................. 16
1.5.1 Lagunaje ..................................................................................................... 17
1.5.1.1 Funcionamiento ................................................................................... 17
1.5.1.2 Tipos de Laguna .................................................................................. 18
1.5.2 Humedales Artificiales ............................................................................... 19
1.5.2.1 Clasificación de los Humedales Artificiales ....................................... 19
1.6 PLANTA DE TRATAMIENTO “CENTRO DE FAENAMIENTO
MUNICIPAL DE GANADO DE ORELLANA” ......................................................... 22
1.6.1 Procesos de Tratamientos de la Planta ....................................................... 23
1.7 NORMATIVA AMBIENTAL .......................................................................... 25
1.7.1 Norma de Clidad Ambiental y de Descarga de Efluentes: Recurso Agua . 25
1.8 REDISEÑO O REINGENIERÍA ....................................................................... 27
1.8.1 Desbaste ...................................................................................................... 28
1.8.1.1 Tipos de Sistemas de Rejas ................................................................. 28
1.8.1.2 Consideraciones de Diseño de Rejilla de Limpieza Manual ............... 28
1.8.2 Consideraciones Para el Rediseño del Medio Filtrante del Humedal ........ 29
1.8.2.1 Sistemas de Distribución y Recogida .................................................. 29
1.8.2.2 Medio Granular ................................................................................... 30
CAPÍTULO II
2 PARTE EXPERIMENTAL....................................................................................... 32
2.1 LOCALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ................................................. 32
2.2 MÉTODO DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN ................................... 33
2.3 PLAN DE MUESTREO .................................................................................... 34
2.3.1 Puntos de Muestreo .................................................................................... 36
2.4 METODOLOGÍA .............................................................................................. 37
2.4.1 Métodos ...................................................................................................... 37
2.4.2 Técnicas ...................................................................................................... 39
2.4.3 Medición de Caudales en la Planta de Tratamiento ................................... 46
2.4.3.1 Caudal al Ingreso del Sistema ............................................................. 46
2.4.3.2 Caudal a la Salida del Sistema o Pérdida de Agua .............................. 46
CAPÍTULO III
3 CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................................... 49
3.1 DETERMINACIÓN DEL ESTADO ACTUAL DE LA PLANTA .................. 49
3.1.1 Sistema de Tratamiento de Agua Residual del Centro de Faenamiento de
Francisco de Orellana ............................................................................................... 51
3.1.1.1 Descripción de la Planta ...................................................................... 51
3.2 CARACTERIZACIÓN FÍSICA, QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA DEL
AGUA ........................................................................................................................... 53
3.2.1 Análisis del Agua Captada ......................................................................... 54
3.2.2 Análisis del Agua Tratada (Descarga) ........................................................ 55
3.2.2.1 Evaluación de la Caracterización del Agua Residual.......................... 58
3.2.3 Análisis del Agua en el Digestor ................................................................ 59
3.2.3.1 Evaluación del Agua en el Digestor .................................................... 61
3.3 REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO ...................................... 61
3.3.1 Dimensionamiento de Rejilla de Limpieza Manual ................................... 62
3.3.1.1 Resultados del Diseño de Rejilla ......................................................... 66
3.3.2 Rediseño de los Humedales Artificiales ..................................................... 67
3.3.2.1 Resultados del Nuevo Lecho Filtrante de los Humedales ................... 70
3.3.3 Determinación de Caudales ........................................................................ 72
3.3.3.1 Caudal al Ingreso del Sistema ............................................................. 72
3.3.3.2 Caudal a la Salida del Sistema ............................................................ 72
3.4 PROPUESTA ECONÓMICA. .......................................................................... 74
3.4.1 Sistema de Rejilla ....................................................................................... 74
3.4.2 Rediseño de los Humedales ........................................................................ 75
CAPÍTULO IV
4 MANUAL DE PROCEDIMIENTOS ....................................................................... 77
4.1 IMPORTANCIA ................................................................................................ 77
4.1.1 Necesidad de Control.................................................................................. 78
4.1.2 Necesidad de Mantenimiento ..................................................................... 78
4.2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 79
4.3 OBJETIVOS ...................................................................................................... 79
4.3.1 General........................................................................................................ 79
4.3.2 Específicos .................................................................................................. 79
4.4 PROCEDIMIENTOS ......................................................................................... 80
4.4.1 Procedimientos de Instalación de los Procesos a Implementarse ............... 80
4.4.1.1 Instalación del sistema de rejilla ......................................................... 80
4.4.1.2 Instalación del nuevo lecho filtrante en los humedales ....................... 80
4.4.2 Responsabilidades Personales .................................................................... 81
4.4.2.1 Funciones del Operador ...................................................................... 81
4.4.3 Operación y Mantenimiennto del Sistema de Tratamiento ........................ 82
4.4.3.1 Área de Faenamiento ........................................................................... 83
4.4.3.2 Limpieza de Corrales Considerando Procedimientos Sanitarios y
Ambientales .......................................................................................................... 83
4.4.3.3 Sistema de Rejilla de Limpieza Manual .............................................. 84
4.4.3.4 Tanque Sedimentador de Sólidos Gruesos .......................................... 85
4.4.3.5 Tanque Sedimentador de Sólidos “Digestor”...................................... 85
4.4.3.6 Humedales Artificiales (filtros con plantas macrofitas) ...................... 85
4.4.3.7 Caseta de Cloración ............................................................................. 87
4.5 SEGURIDAD LABORAL ................................................................................ 87
4.5.1 Hábitos Personales ...................................................................................... 87
4.5.2 Equipos de Seguridad ................................................................................. 88
4.5.3 Herramientas a Utilizarse ........................................................................... 88
4.6 RECOMENDACIONES .................................................................................... 88
CAPÍTULO V
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 90
5.1 CONCLUSIONES ............................................................................................. 90
5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................... 91
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 93
ANEXOS .......................................................................................................................... 99
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1. Composición de Aguas Residuales. ................................................................. 4
TABLA 2. Límites de Descarga a un Cuerpo de Agua Dulce. ........................................ 26
TABLA 3. Rejillas de Limpieza Manual ......................................................................... 29
TABLA 4. Características del Medio Granular ............................................................... 30
TABLA 5. Procedimiento Para la Recolección de Información ...................................... 34
TABLA 6. Métodos de Parámetros Analizados ............................................................... 38
TABLA 7. Potencial de Hidrógeno pH ............................................................................ 39
TABLA 8. Sólidos Totales Suspendidos ......................................................................... 40
TABLA 9. Sólidos Sedimentables ................................................................................... 41
TABLA 10. Demanda Química de Oxígeno .................................................................... 42
TABLA 11. Nitratos ........................................................................................................ 43
TABLA 12. Hierro Total ................................................................................................. 44
TABLA 13. Color ............................................................................................................ 45
TABLA 14. Frecuencia Para Determinar el Caudal en el Reservorio ............................. 46
TABLA 15. Frecuencia Para Determinar el Caudal en la Salida del Sistema ................. 47
TABLA 16. Descripción de los Componentes de la Planta de Tratamiento Actual. ....... 51
TABLA 17. Resultados del Agua Residual Captada. ...................................................... 54
TABLA 18. Resultados del Agua Residual Tratada (descarga), en la Primera Semana. 55
TABLA 19. Resultados del Agua Residual Tratada (descarga), en la Segunda Semana. 56
TABLA 20. Datos Promedios de la Caracterización del Agua Residual Tratada ........... 57
TABLA 21. Comparación de los Resultados Promedios y Límites Permisibles ............. 58
TABLA 22. Resultados del Agua Residual en el Digestor. ............................................. 60
TABLA 23. Valores de β de Kirschmer .......................................................................... 65
TABLA 24. Resultados del Dimensionamiento de Rejilla Delgada ................................ 66
TABLA 25. Consideraciones del Medio Granular para Humedales de Flujo
Subsuperficial ................................................................................................................... 68
TABLA 26. Especificaciones para el Nuevo Lecho Filtrante de los Humedales ............ 70
TABLA 27. Resultados del Caudal al Ingreso del Sistema ............................................. 72
TABLA 28. Resultados del Caudal a la salida del Sistema ............................................. 73
TABLA 29. Costos de Construcción del Sistema de Rejilla ........................................... 74
TABLA 30. Costos para el Rediseño de los Humedales ................................................. 75
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. Esquema de una EDAR ............................................................................... 13
FIGURA 2. Simbiosis entre Algas y Bacterias ............................................................... 17
FIGURA 3. Laguna Estabilización .................................................................................. 18
FIGURA 4. Clasificación de Humedales Artificiales con Macrofitas ............................ 19
FIGURA 5. Humedal Artificial de Flujo Superficial ...................................................... 20
FIGURA 6. Humedal de Flujo Subsuperficial de Flujo Horizontal ................................ 21
FIGURA 7. Humedal de Flujo Subsuperficial de Flujo Vertical .................................... 22
FIGURA 8. Espesores de la Capas del Medio Granular ................................................. 30
FIGURA 9. Ubicación de la Planta de Tratamientos del Centro de Faenamiento de
Francisco de Orellana. ...................................................................................................... 33
FIGURA 10. Puntos de Muestreo de la PTAR – Centro de Faenamiento de Ganado de
Orellana ............................................................................................................................ 36
FIGURA 11. Representación de la Variación de Concentraciones del Afluente vs
Efluente. ............................................................................................................................ 59
FIGURA 12. Dimensiones de la Rejilla Delgada ............................................................ 67
FIGURA 13. Estructura Actual de los Lechos Filtrantes en los Humedales Artificiales 68
FIGURA 14. Estructura para del Nuevo Lecho Filtrante a Emplearse en el Primer
Humedal ........................................................................................................................... 71
FIGURA 15. Estructura para del Nuevo Lecho Filtrante a Emplearse en el Segundo
Humedal ........................................................................................................................... 71
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO 1. Estado Actual de la Planta........................................................................... 100
ANEXO 2. Descarga Directa del Agua de Faenamiento de Porcino al Río Chambira . 102
ANEXO 3. Caracterización de las Aguas Residuales .................................................... 102
ANEXO 4. Vista de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Actual - Propuesta
........................................................................................................................................ 104
ANEXO 5. Detalle del Diseño del Sistema de Rejilla ................................................... 105
ANEXO 6. Resultados de la Caracterización de AR (Entrada PTAR) .......................... 106
ANEXO 7. Resultados de la Caracterización de AR (Salida PTAR) ............................ 107
ANEXO 8. Resultados de la Caracterización del AR (Digestor)................................... 116
ANEXO 9. Cotización de los Materiales a Utilizarse en los Humedales ...................... 118
i
RESUMEN
La presente investigación de rediseño se realizó en la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales del Centro de Faenamiento Municipal de Francisco de Orellana, Provincia de
Orellana.
Para el cual se utilizó el método analítico, que determinaron las variables que se
consideran de importancia para el análisis del agua residual del sistema de tratamiento,
dando a conocer las condiciones físicas-químicas-biológicas del agua tratada en la planta.
Los análisis respectivo fueron realizados en el Laboratorio de Suelos, Aguas y Planta
(LABSU), utilizando técnicas y material de laboratorio basados en métodos
Normalizados APHA,AWWA,WPCF 17 ed. Mediante un plan de muestreo se cogió las
muestras de agua residual, usando botellas de vidrio ámbar, frascos estériles, guantes y
mascarilla.
Los resultados de laboratorio indican que la concentración de la demanda química de
oxígeno (350,87 mg/L), hierro total (12,46 mg/L), sólidos totales suspendidos (128,17
mg/L), sólidos sedimentables (2,33 mg/L), color real (516,5 PtCo) y coliformes fecales
(2,01x106 Col/100ml) no garantizan la calidad del agua de acuerdo a lo establecido en el
TULSMA. El rediseño implicara dos procesos de mejora: el primero corresponde el
dimensionamiento de un sistema de rejilla fina (0,51m*0,40m), con 17 barras metálicas,
0,9cm de espesor y una separación entre ellas de 1,5 cm; y la segunda consiste en el
cambio del material filtrante del primer humedal una capa de 30 cm de grava de 5mm
diámetro, la segunda y tercera capa de 20 cm de grava de 15 y 25 mm de diámetro
respectivamente, y el segundo humedal una capa de 40 cm de arena, la segunda y tercera
capa de 15cm de grava de 15 y 25 mm de diámetro respectivamente.
El rediseño es de gran importancia ya que permitirá descargar un efluente de buena
calidad (río Chambira), el cual cumpla con los límites de descarga a un cuerpo de agua
dulce, establecido en la normativa ambiental ecuatoriana vigente.
Se recomienda a la Municipalidad mantener el control de la calidad del agua tratada en el
sistema de tratamiento y dar un mantenimiento adecuado, para evitar inconvenientes en
el sistema de tratamiento.
ii
SUMMARY
The present research of redesign was carried out in the wastewater treatment plant of the
Cattle Slaughterhouse Center from Francisco de Orellana Municipality, province of
Orellana.
The analytical method was used, determining the variables considered important for the
wastewater treatment system analysis, releasing the physical-chemical-biological
conditions of the treated water in the plant. The analysis were carried out in the soil,
water and plant testing laboratory (LABSU), using techniques and laboratory material
based in APHA, AWWA, WPCF 17 ed standard methods. By means of a sampling plan a
wastewater samples were collected, using amber glass bottle, sterile recipients, gloves
and mask.
The laboratory results indicate that concentration of the chemical oxygen demand
(350,87 mg/L), total iron (12,46 mg/L), total suspended solids (128,17 mg/L), sediment
solids (2,33 mg/L), real color (516,5 PtCo) and fecal coliforms (2,01x106) do not
guarantee the water quality established by TULSMA, the redesign will involve two
improvement processes: the first corresponds the dimensioning of a fine-grille system
(0,51m*0,40m), with 17 iron bars, 0,9 cm in thickness and a separation between iron bars
of 1,5 cm; the second corresponds in the change of the material filtered from the first
wetland a gravel layer of 30 cm, 5 mm diameter, the second and third layer of 20 cm of
grava from 15 and 25 mm diameter respectively, and the second wetland a sand layer of
40 cm, the second and third layer of 15 cm of grava from 15 and 25 mm diameter
respectively.
The redesign has great importance due to allow discharge an effluent of good quality
(Chambira river), which follows with the discharge limits to a freshwater affluent,
established by the current Ecuadorian environmental regulation.
It is recommended that the Municipality keep the quality control of the treated water in
the treatment system and provide an adequate maintenance, for avoiding inconveniences
in the treatment system.
iii
INTRODUCCIÓN
La población mundial durante el último siglo se ha triplicado, produciéndose un mayor
consumo de agua. Estos cambios ha traído consigo un alto costo ambiental,
desapareciendo durante el último siglo XX la mitad de los humedales.1
A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el
vertido directo de desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios, lo que llevó a la
construcción de instalaciones de depuración, como las fosas séptica para el tratamiento
de las aguas residuales domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales.
Durante la segunda década del siglo, en Gran Bretaña se desarrolló el proceso del lodo
activado que demostró ser muy eficiente para el tratamiento, por lo que empezó a
emplearse en muchas localidades de ese país y de todo el mundo.2
Según la Organización Panamericana de la Salud (OPS), 2001, el 90 % de los desagües
de América Latina son vertidos sin ningún tratamiento a los ríos y mares o son usados en
el riego, generando serios problemas de salud pública y contaminación ambiental.
El desarrollo de los humedales artificiales para la recepción de aguas servidas tiene sus
inicios a comienzos del siglo XIX. Los primeros conceptos científicos con relación al uso
de humedales fueron desarrollados en el año de 1946 con Seidel. Realizándose en
Alemania a comienzos de los años 50, en el instituto Max Planck, los primeros
experimentos con macrofitas para el tratamiento de aguas residuales, mismos que fueron
hechos por Kathe Seidel.1
En el Ecuador, el 6,3% de las aguas residuales promedio recibe algún tipo de tratamiento,
siendo a nivel urbano el 7% y a nivel rural el 5%, un ejemplo visible de la aplicación de
un estudio de tratabilidad previo al diseño de una planta de tratamiento se llevó a cabo en
1988 en la ciudad de Cuenca, con el fin de tratar el agua de los ríos contaminados, en
1 MORALES, G., Tendencias de la Investigación en Ingeniería Ambiental., 1a. ed., Medellín-Colombia.,
Gladis Estela Morales., 2009 2 http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/aguas.htm
iv
base a los resultados obtenidos, se diseñó la planta de tratamiento que actualmente es
reconocida como una de las mejores a nivel nacional.3
De los 214 cantones del país, apenas 19 tienen algún tipo de tratamiento, mayormente
lagunas de oxidación. Los recursos hídricos del país más contaminados se encuentran en
el Golfo de Guayaquil: los ríos Daule y Babahoyo; en la vertiente Amazónica: las
cuencas de los ríos Napo, Pastaza y Zamora; en la región interandina: las áreas de
influencia de las ciudades de Quito, Cuenca, Ambato, Loja e Ibarra, tales como el río
Machangara y el río Cutuchi. El problema empeora por el aumento de los volúmenes de
desechos líquidos y sólidos producto del crecimiento poblacional y la actividad
industrial.4
En la provincia de Orellana, los ríos Napo, Coca y Payamino están recibiendo el 80 % de
las aguas servidas de la población del Coca, causando malos olores y contaminación.
Debido a este gran problema que presenta la Ciudad, las autoridades pertinentes están
tomando cartas en el asunto; para minimizar la carga contaminante que aporta el centro
de faenamiento al rio Napo. El Gobierno Municipal de Francisco de Orellana, consciente
de la importancia que representa la protección del ambiente, planifico la construcción de
la planta de tratamiento de las aguas residuales para su posterior descarga del efluente al
río Chambira.
La planta de tratamiento cuenta con los siguientes elementos: cajón recolector de aguas
servidas, canal recolector de aguas servidas y cajón repartidor de caudales, decantadores,
caseta de oxigenación, filtros verdes y caseta de cloración.
El proyecto tiene como fin proponer una solución a los problemas presentados en la
planta de tratamiento de agua residual del Centro de Faenamiento de Ganado, debido a
que el tratamiento que se le da al momento no es el adecuado por la presencia excesiva
de sólidos orgánicos (residuos de vísceras), ligado a la falta de recolección en el proceso
de generación, afectado el proceso de digestión en los decantadores y el taponamiento de
3 http://www.espe.edu.ec/portal/files/sitio_congreso_2011/papers/V3.pdf
4 LÓPEZ, J., Evaluación de la eficiencia de un reactor anaerobio de flujo ascendente y manto de lodos
UASB para el tratamiento de aguas residuales., TESIS., Quito., 2011
v
las tuberías que no permiten el paso al siguiente tratamiento, por lo que tienen que hacer
una remoción de estos sólidos cada tres veces por semana.
Es importante indicar la preservación del Rio Chambira debido a que este recurso
desemboca en el Rio Napo, y este a su vez es el asentamiento de muchas poblaciones
étnicas que hacen uso de este recurso para satisfacer sus necesidades.
Por las razones antes expuestas es una necesidad que la planta de tratamiento sea
sometida a un estudio a fondo para establecer cuáles son las causas del deficiente proceso
de tratamiento y sobre todo encontrar soluciones para mejorar la actuales condiciones.
Por tanto el Gobierno Municipal de Francisco de Orellana, con el fin de mejorar la
calidad de vida de sus pobladores y minimizar los impactos ambientales en su cantón ha
priorizado el cuidado del medio ambiente, por ello considera el proyecto de “REDISEÑO
DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES-CENTRO DE
FAENAMIENTO MUNICIPAL DE GANADO DE ORELLANA”.
vi
OBJETIVOS
GENERAL
Rediseñar la planta de tratamiento de Aguas Residuales provenientes del
Centro de Faenamiento Municipal de Ganado de Orellana para su
posterior descarga al Río Chambira.
ESPECÍFICOS
Efectuar un diagnóstico técnico del funcionamiento actual de la planta.
Caracterización física, química y microbiológica de las aguas residuales
del Centro de Faenamiento Municipal de Ganado de Orellana.
Determinar los puntos críticos del sistema y los posibles cambios en el
diseño original de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
2
CAPÍTULO I
1 MARCO TEÓRICO.
1.1 AGUAS RESIDUALES.
Las aguas residuales se definen como las aguas que provienen del sistema de
abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por
diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias.
Según su origen, las aguas residuales resultan de la combinación de líquidos y residuos
sólidos transportados por el agua que proviene de residencias, oficinas, edificios
comerciales e instituciones, junto con los residuos de las industrias y de actividades
agrícolas, así como de las aguas subterráneas, superficiales o de precipitación que
también pueden agregarse eventualmente al agua residual.5
1.2 CLASIFICACIÓN DE AGUAS RESIDUALES.
De acuerdo a su origen, las aguas residuales pueden ser clasificadas como:
5 http://www.frbb.utn.edu.ar/carreras/efluentes/tema_9.pdf
3
a. Aguas Residuales Domesticas: Son aquellos residuos humanos utilizadas con
fines higiénicos (baños, cocina, etc.), y también residuos originados por
establecimientos comerciales, públicos y otros.
Aguas Negras.- Conformadas por las aguas escatológicas, presentando
una alta concentración de materia orgánica y microorganismos.
Aguas Blancas.- Son las que han sido empleadas para limpieza.
b. Aguas Residuales de Industria: Son líquidos generados en los procesos
industriales, dependiendo del tipo de industria.
Aguas Orgánicas.- Constituidas por los resultantes de industrias de leche,
alimentos, textiles, destilerías, etc. Que presentan una alta concentración
de materia orgánica y pueden ocasionar severa contaminación.
Aguas Tóxicas.- Son el resultado de procesos industriales de productos
químicos, metálicos, etc., que pueden ocasionar incluso daños de
corrosión y alterar los tratamientos.
Aguas Inertes.- Son residuos de industrias de cerámica, mármoles,
aparatos de refrigeradoras, que producen obstrucciones por sedimentación
y contaminación física.
c. Agua de Infiltración: Las aguas de infiltración penetran en el sistema de
alcantarillado a través de los empalmes de las tuberías, paredes de las tuberías
defectuosas, tuberías de inspección y limpieza.
d. Aguas Pluviales: Son aguas de lluvia que descargan grandes cantidades de agua
sobre el suelo. Parte de esta agua es drenada y otra escurre por la superficie,
arrastrando arena, tierra, hojas, etc., que pueden estar sobre el suelo.6
6 http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lar/manilla_l_m/capitulo6.pdf
4
1.3 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES.
Por la variedad de componentes que presentan las aguas residuales pueden ser
clasificados como: físicos, químicos y biológicos; siendo de mucha importancia la
caracterización de las aguas residuales para establecer principalmente las cargas
orgánicas y de sólidos que transportan, determinar efectos del vertimiento a cuerpos de
agua y seleccionar las operaciones y procesos de tratamiento que resultarán más eficaces
y económicos.7
TABLA 1. Composición de Aguas Residuales.
DESCRIPCIÓN CONCENTRACIÓN
Contaminantes Unidad Intervalo Valor típico
Sólidos totales mg/L 350-1200 700
Sólidos disueltos totales mg/L 280-850 500
Fijos mg/L 145-525 300
Volátiles mg/L 105-325 200
Sólidos suspendidos totales mg/L 100-350 210
Fijos mg/L 20-75 55
Volátiles mg/L 80-275 160
Sólidos sedimentables mg/L 5-20 10
Demanda bioquímica de
oxígeno a 5 días mg/L 110-400 210
Carbono orgánico total mg/L 80-290 160
Demanda química de oxígeno mg/L 250 - 1000 500
Nitrógeno total mg/L 20 – 85 35
Nitrógeno orgánico mg/L 8 – 35 13
Amoníaco libre mg/L 12 – 50 22
Nitritos mg/L 0 – 0 0
Nitratos mg/L 0 – 0 0
Fósforo total mg/L 4-15 7
Fósforo orgánico mg/L 1-5 2
Fósforo inorgánico mg/L 3-10 5
Cloruros mg/L 30-100 50
Sulfatos mg/L 20-50 30
Grasas y aceites mg/L 50-150 90
Compuestos Orgánicos
volátiles mg/L <100> 400 100-400
Coliformes totales NMP 106-10
9 10
7-10
8
Coliformes fecales NMP 103- 10
7 10
4- 10
5
FUENTE: Tratamiento de Aguas Residuales en Pequeñas Poblaciones.
7 CRITES, R., Y TCHOBANOGLOUS, G., Tratamientos de Aguas Residuales en Pequeñas Poblaciones.,
Bogotá-Colombia., McGraw-Hill., 2000
5
1.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.
Las principales características físicas de un agua residual son: turbiedad, color, olor,
temperatura, sólidos y conductividad.
Turbidez: Es la propiedad óptica de una suspensión que hace que la luz sea remitida y
no transmitida a través de la suspensión. La turbiedad en el agua puede ser ocasionada
por una gran variedad de materiales en suspensión que varían en tamaño, desde
dispersiones coloidales hasta partículas gruesas, entre otras arcillas, limo, materia
orgánica e inorgánica finamente dividida, organismos planctónicos y microorganismos.8
Color: El color en aguas residuales es causado por sólidos suspendidos, material coloidal
y sustancias en solución. En forma cualitativa, el color puede ser usado para estimar la
condición general del agua residual, como:
Color café claro.- El agua residual lleva aproximadamente 6 horas después de su
descarga.
Color gris claro.- Es característico de aguas que han sufrido algún grado de
descomposición o que han permanecido un tiempo corto en sistemas de
recolección.
Color gris oscuro o negro.- Se trata en general de aguas sépticas que han sufrido
una fuerte descomposición bacterial bajo condiciones anaerobias. El
oscurecimiento de las aguas residuales se da con frecuencia debido a la formación
de varios sulfuros, en particular sulfuro ferroso (FeS).9
El color causado por sólidos suspendidos se llama color aparente, mientras que el color
causado por sustancias disueltas y coloidales se denomina color verdadero.8
Olor: El olor se produce por desprendimiento de gases de la descomposición de la
materia orgánica presente en el agua residual. Una característica del olor es que
8 ROMERO, J., Calidad del Agua., 1a. ed., Bogotá-Colombia., Editorial Escuela Colombiana de
Ingeniería., 2002 9 DELGADILLO, O., Y OTROS., Depuración de Aguas Residuales por Medio de Humedales Artificiales.,
Cochabamba-Bolivia., 2010
6
cantidades muy pequeñas de determinados compuestos pueden producir niveles elevados
de olor; así como las aguas residuales frescas no presentan olores desagradables, y
mientras que el tiempo avanza el olor aumenta, por desprendimiento de gases como
sulfhídrico o compuestos amoniacales por descomposición anaerobia.10
Temperatura: La temperatura del agua residual es por lo general mayor que la
temperatura del agua para abastecimiento como consecuencia de la incorporación de
agua caliente proveniente del uso doméstico e industrial. Es un parámetro muy
importante porque afecta directamente las reacciones químicas y las velocidades de
reacción, la vida acuática y la adecuación del agua para fines benéficos.9
Sólidos: El contenido de sólidos totales de un agua residual se define como toda materia
sólida que permanece como residuo después de la evaporación o secado a 103 ºC. Los
sólidos totales se clasifican como sólidos disueltos (residuo filtrante) y sólidos en
suspensión (sedimentables).
La determinación de sólidos suspendidos totales y sólidos suspendidos volátiles es
importante para evaluar la concentración del agua residual y para determinar la eficiencia
de las unidades de tratamiento; el valor de sólidos sedimentables es básico para
establecer la necesidad del diseño de tanques de sedimentación como unidades de
tratamiento y para controlar su eficiencia.
Conductividad: La conductividad del agua es una expresión numérica de su habilidad
para transportar una corriente eléctrica, que depende de la concentración total de
sustancias disueltas ionizadas en el agua y de la temperatura a la cual se haga la
determinación. Por tanto, cualquier cambio en la cantidad de sustancias disueltas, en la
movilidad de los iones disueltos y en su valencia, implica un cambio, por esta razón el
valor de la conductividad se usa mucho en análisis de aguas para obtener un estimativo
rápido del contenido de sólidos disueltos.8
10
SAINZ, J., Tecnologías para la Sostenibilidad: Procesos y Operaciones Unitarias en Depuración de
Aguas Residuales., 1a. ed., Madrid-España., Fundación EOI Gregorio del Amo., 2005
7
1.3.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS.
Los compuestos químicos de las aguas residuales son con frecuencia clasificados en
inorgánicos y orgánicos, entre los cuales se pueden mencionar.
Alcalinidad: Es la capacidad del agua de neutralizar ácidos, provocada principalmente
por la presencia de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos. Normalmente, el agua residual
es alcalina, propiedad que adquiere de las aguas de tratamiento, el agua subterránea, y los
materiales añadidos en los usos domésticos. La alcalinidad está influenciada por el pH, la
composición general del agua, la temperatura y la fuerza iónica.
La alcalinidad en un agua residual es importante en aquellos casos en los que empleen
tratamientos químicos porque reacciona con coagulantes hidrolizables (como sales de
hierro y aluminio) durante el proceso de coagulación, y en la eliminación biológica de
nutrientes.11
Ácido sulfhídrico: Es un gas que se forma al descomponerse ciertas sustancias orgánicas
e inorgánicas que contienen azufre en medios aerobios. El azufre es requerido en la
síntesis de las proteínas y es liberado en su degradación.
Su presencia se manifiesta fundamentalmente por los olores que produce, indicativo de
su descomposición en azufre e hidrógeno, debido a que es poco estable al calor.12
Grasas y Aceites: Aquí se consideran todas aquellas sustancias poco solubles que al ser
inmiscibles con el agua, flotan formando natas, espumas y capas iridiscentes sobre el
agua. En aguas residuales los aceites, las grasas y las ceras son los principales lípidos de
importancia, que pueden dificultar cualquier tipo de tratamiento físico o químico.
11
http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/620/1/BVCI0000570.pdf 12
SEOÁNEZ, M., Tratado de Gestión del Medio Ambiente Urbano., Madrid-España., Mundi-Prensa.,
2000
8
Las principales fuentes aportadoras de grasas y aceites son los usos domésticos, talleres
automotrices y de motores de lanchas y barcos, industria del petróleo, mataderos,
procesadoras de carnes y embutidos e industrias de distinta índole.
Además las grasas y aceites afectan adversamente la transferencia de gases entre el agua
y la atmósfera. No permiten el paso del oxígeno del agua a las células, ni la salida del
CO2 hacia la atmósfera, provocando una deficiencia en los procesos de tratamiento
biológico anaeróbico. La rotura de las emulsiones aceitosas puede requerir acidificación
o agregación de coagulantes.
Detergentes: Los detergentes son productos químicos que se utilizan en grandes
cantidades para la limpieza doméstica e industrial y que actúan como contaminantes del
agua al ser arrojados en las aguas residuales. El poder contaminante de los detergentes
presenta problemas en los procesos de tratamiento biológicos puesto que las bacterias no
pueden utilizar como alimentos, inhibiendo la actividad biológica. Además el uso
intensivo va inhibiendo el proceso de la fotosíntesis en los vegetales acuáticos originando
la muerte de la flora y la fauna acuática, contribuyendo también al incremento de la
concentración de fósforo.8
Cloruros: Los cloruros que se encuentran en el agua natural los cuales pueden tener
diversas procedencias naturales: infiltración de aguas marinas, disolución de suelos y
rocas que los contengan y que están en contacto con el agua. Una fuente de cloruros es la
descarga de aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales a aguas superficiales. El
organismo humano necesita del ion cloruro solo en pequeñas cantidades, de manera que
la mayoría cloruros se elimina en las heces las cuales contienen 6 gr de cloruro por
persona y por día.
Nitrógeno: El nitrógeno es un elemento esencial para el crecimiento de plantas que junto
con el fosforo constituyen los llamados nutrientes. En el agua residual el nitrógeno es de
suma importancia ya que es necesario para el crecimiento de los microorganismos, y si
no contiene suficiente nitrógeno pueden ocurrir dificultades en los tratamientos
biológicos. Pero también el nitrógeno es un contribuyente especial para el agotamiento
9
del oxígeno y la eutrofización de las aguas cuando se encuentra en elevadas
concentraciones.
El nitrógeno se encuentra en 4 formas básicas: nitrógeno orgánico, amonio, nitrito y
nitrato. El nitrógeno presente en las aguas residuales frescas, se encuentra en forma de
urea y compuestos proteínicos, pasando posteriormente a forma amoniacal por
descomposición bacteriana, y a medida que el agua se estabiliza, se generan nitritos y
nitratos por oxidación bacteriana en medio aerobio.
Fósforo: El fósforo es otro componente importante para el desarrollo de los
microorganismos. Tanto el fósforo como el nitrógeno es esencial para el crecimiento
biológico. En el agua residual el fósforo se encuentra en formas: ortofosfatos solubles,
polifosfatos inorgánicos y fosfatos orgánicos, siendo más fácil de asimila por los
microorganismos el ortofosfato.
Es importante reseñar que la descarga tanto de fósforo como de nitrógeno debe ser
controlada porque puede provocar un crecimiento excesivo de algas en las aguas
receptoras, causando una disminución del oxígeno disuelto y, a largo plazo, serios
problemas de contaminación.13
pH: El valor del pH es un parámetro de gran importancia para determinar la calidad del
agua residual, debido a que el rango en el cual se desarrollan los procesos de tratamiento
biológicos del agua corresponden a un intervalo estrecho y crítico (5,5 – 9,5), aunque
determinados microorganismos pueden vivir a valores más extremos de los indicados. Se
debe tener en cuenta que el pH del agua se ve afectada por la toxicidad de determinados
productos químicos.10
Gases: Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en aguas residuales brutas son
el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno
(H2S), el amoníaco (NH3), y el metano (CH4). Los tres últimos proceden de la
descomposición de la materia orgánica presente en las aguas residuales.
13
http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/simulacion/modulos/curso/uni_03/U3C3S6.htm#Anchor9
10
El oxígeno disuelto es el más importante para la respiración de los microorganismos
aerobios, dependiendo de muchos factores como la temperatura, altitud, actividad
biológica, actividad química, etc.12
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5): La demanda bioquímica de oxígeno de un
agua residual, se define como la cantidad de oxígeno que precisan los microorganismos,
para la eliminación de la materia orgánica biodegradable durante cinco días y a 20°C y
corresponde a la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar biológicamente la materia
orgánica. La DBO puede medir la eficiencia de algunos procesos de tratamientos.
Demanda Química de Oxígeno (DQO): Es la cantidad de oxígeno necesaria para la
oxidación de la materia orgánica y algún compuesto inorgánico, por medio de reactivos
químicos. La relación entre la DBO5 y DQO siempre será menor que la unidad
(DBO5/DQO < 1), debido a que la DQO oxida toda la materia orgánica y algunos
compuestos inorgánicos, y la DBO solo la biodegradable.10
1.3.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS.
Las características biológicas son muy importantes en el control de enfermedades
causadas por microorganismos patógenos y por la importancia que tienen las bacterias y
otros microorganismos que interviene en la disgregación y estabilización de la materia
orgánica presente en el agua residual. Entre los organismos biológicos tenemos: los
microorganismos, organismos patógenos y organismos indicadores.
Microorganismos: los principales grupos de organismos presentes en el agua residual
como superficiales tenemos: organismos eucariotas, bacterias y arquebacterias.
Tanto en la naturaleza como en las plantas de tratamiento de aguas residuales, las
bacterias cumplen un papel fundamental y de gran importancia en la descomposición y
estabilización de la materia orgánica, por lo que es necesario conocer sus características,
funciones, metabolismos y procesos de síntesis.
11
Los hongos presentan ciertas ventajas sobre las bacterias: pueden crecer y desarrollarse
en zonas de baja humedad y a pH bajos.
La presencia de las algas puede afectar la calidad del agua de abastecimiento, ya que
pueden ocasionar problemas de olor y sabor. Uno de los problemas más importantes es
determinar el proceso de tratamiento que se debe aplicar al agua residual que proviene de
diversos orígenes de modo que los efluentes no favorezcan el crecimiento de las algas y
otras plantas acuáticas.
Los protozoarios que se deben tomar en cuenta para el tratamiento de las aguas residuales
son las amebas, flagelados y los ciliados libres y fijos. Tienen gran importancia tanto
para el funcionamiento de los tratamientos biológicos, como en la purificación del agua,
debido a que estos son capaces de mantener el equilibrio natural entre los diferentes tipos
de microorganismos (bacterias). Se debe controlar también el agua de suministro ya que
ciertos protozoarios son patógenos como el Cryptosporidium parvum y la
GiardiaLamblia.
Organismos Patógenos: Los organismos patógenos que se encuentran en las aguas
residuales pueden proceder de desechos humanos que estén infectados o sean portadores
de una determinada enfermedad. Entre los principales organismos patógenos tenemos a
las bacterias, virus y protozoarios. Los organismos bacterianos excretados por el hombre
causan enfermedades del aparato intestinal como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la
disentería, diarreas y cólera, siendo responsable de un gran número de muertes.
Organismos Indicadores: Debido a que los organismos patógenos son muy difíciles de
aislar y de identificar, se emplea al organismo coliforme como organismo indicador,
puesto que su presencia es más numerosa y fácil de distinguir (forma de bastoncillo). El
tracto intestinal del ser humano contiene innumerables bacterias conocida como
organismo coliforme, cada persona evacua de 1x105 a 4x10
5 de coliformes al día.
Por ello la presencia de coliformes puede ser un indicador de la presencia de organismos
patógenos.14
14
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/hammeken_a_am/capitulo2.pdf
12
1.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES.
El objetivo de una estación depuradora de aguas residuales (EDAR), es reducir la
contaminación de las mismas para hacer admisible bien su vertido al medio acuático
natural: ríos, mar, lagos, embalses, o al terreno, como su reutilización para la agricultura,
industria u otros fines. Cuando el destino es la reutilización se suele hablar de
regeneración de aguas residuales.
Mediante modelos de capacidad de autodepuración del medio receptor y la revisión de
las normas de calidad a cumplir o los objetivos a alcanzar se establece el grado de
depuración necesario para cada tipo de contaminante.
La complejidad del sistema de tratamiento está en función de los objetivos que se
establezca para el efluente resultante de dicho tratamiento. Teniendo en cuenta el gran
número de operaciones y procesos disponibles para la depuración de las aguas residuales
es común hablar de niveles de tratamiento, como: preliminar o pre-tratamiento,
tratamiento primario, secundario y tratamiento terciario o avanzado.
13
FIGURA 1. Esquema de una EDAR
FUENTE: Monzón I.
1.4.1 PRETRATAMIENTO
Su objetivo básico es eliminar todas las materias gruesas o visibles que lleva el agua
residual. El vertido de estas materias al medio receptor produce un impacto
fundamentalmente estético. Si pasan etapas posteriores de la línea de depuración se
generan problemas y un deficiente funcionamiento de los procesos.
Se trata de eliminar:
Residuos sólidos o basura que se pueden encontrar en un colector. Se evitan
problemas que este material grueso podría provocar en otros tratamientos
posteriores (estancamiento fundamentalmente).
Partículas discretas sedimentables o arenas, perjudiciales para los
posteriores procesos de eliminación de contaminación (M.O., DBO, SS, etc.).
14
Las arenas producen abrasión sobre los mecanismos, sedimentación en los
canales u otros lugares perjudicando el flujo.
Grasas, flotantes y espumas, que pueden en un momento dado acceder a la
superficie y adherirse a los objetos. Dificultando la aireación de la masa de
agua, fundamentalmente en los procesos biológicos aerobios.
Las operaciones que comprenden generalmente son: desbaste, desarenado y
desengrasado, aunque en algunos casos también se pueden incluir preaireación, tamizado,
predecantación, etc.15
1.4.2 TRATAMIENTO PRIMARIO
El objetivo del tratamiento primario es la reducción del material en suspensión, excepto
material coloidal o sustancias disueltas presentes en el agua. Así, la remoción del
tratamiento primario permite quitar entre el 60 a 65% de sólidos sedimentables y hasta un
30 a 35 % de sólidos suspendidos presentes en el agua residual16
. Igualmente, se puede
conseguir una reducción de la contaminación bacteriológica.
El grado de tratamiento o nivel de reducción de estos índices de contaminación que se
alcanza en un tratamiento primario depende del proceso utilizado y de las características
de las aguas residuales.
Existen también múltiples procesos que se pueden considerar incluidos dentro del
tratamiento primario (filtración, tamizado, lagunas, fosas sépticas, tanques imhoff, etc.)
los principales procesos utilizados en la depuración de cierta importancia de las aguas
residuales se pueden clasificar como:
15
MONZÓN, I., Y OTROS., Introducción a la Ingeniería Sanitaria y Ambiental., V.4., 1a. ed., Madrid-
España., Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos., Canales y Puertos., 2001 16
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/residuales/residuales.htm
15
Procesos de separación solido – líquido:
Sedimentación o decantación primaria.
Flotación.
Proceso mixto (decantación – flotación).
Procesos complementarios de mejora:
Floculación.
Coagulación (proceso físico – químico).15
1.4.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO
También conocidos como tratamientos biológicos: Este proceso acelera la
descomposición de los contaminantes orgánicos en los que predominan las reacciones
bioquímicas, generadas por los microorganismos16
. Entre los procesos más utilizados
tenemos los: lodos activados, filtros percolados, lagunas de estabilización y aireadas, así
como el tratamiento biológico empleando oxígeno puro y el tratamiento anaeróbico15
.
Los tratamientos biológicos de estas categorías tienen una eficiencia de remoción de
hasta un 90 % o más de DBO.12
1.4.4 TRATAMIENTO TERCIARIO
Consisten en procesos físicos y químicos especiales con los que se consigue limpiar las
aguas de contaminantes como: fósforo, nitrógeno, virus, compuestos orgánicos, etc. Es
un tipo de tratamiento más caro que los anteriores y se usa en casos más especiales como
por ejemplo para purificar desechos de algunas industrias.
16
El tratamiento terciario se emplea para mejorar el efluente del tratamiento biológico
secundario, de modo que se pueda aplicarse al riego de áreas agrícolas, zonas verdes,
crianza de peces y otras actividades productivas.16
1.5 SISTEMAS NATURALES DE DEPURACIÓN
Una de las diferencias fundamentales entre los distintos procesos biológicos consiste en
la proporción de masa bacteriana que emplean. Los sistemas intensivos (tecnológicos:
lechos bacterianos, fangos activados) exigen altas concentraciones de microorganismos
degradadores que actúan durante tiempos relativamente cortos. Los sistemas extensivos,
como es la autodepuración natural, operan con reducidas concentraciones de biomasa que
ejercen su acción a lo largo de periodos prolongados.
Para acelerar el proceso, se puede recurrir a la mezcla mecánica de las aguas residuales
con la biomasa activa, poniendo en contacto el oxígeno atmosférico con las bacterias que
lo necesitan para su respiración. En los sistemas extensivos o naturales recurren a las
fuerzas de la naturaleza, en lugar de utilizar energía artificial la mezcla se confía a
factores como la agitación del viento o la mezcla por corrientes de densidad provocadas
por el distinto calentamiento de las aguas. En algunos de estos sistemas la aportación de
oxígeno se asegura por la función clorofílica de las algas.
Los procesos naturales requieren tiempos mayores para degradar la materia orgánica,
exigen pues mayores tiempos de permanencia de las aguas y son mayores los volúmenes
en contacto con la biomasa, con lo que se necesitan superficies más grandes, lo que
reduce considerablemente los costes de explotación. A estos procesos naturales, como los
humedales artificiales o los sistemas de lagunaje se los suele denominar como procesos
de depuración de bajo coste.
17
1.5.1 LAGUNAJE
Las lagunas de estabilización son estructuras sencillas de tierra, abiertas al sol y el aire,
los cuales constituyen los recursos naturales para lograr el tratamiento. La estabilización
de las aguas residuales, brutas o parcialmente tratadas, que reciben se debe a la acción
conjunta de la luz solar, del aire y los microorganismos.
Las lagunas suelen emplearse fundamentalmente en zonas en las que prevalecen climas
calurosos y días soleados, pero funcionan también con resultados satisfactorios en climas
más fríos y nublados
1.5.1.1 Funcionamiento
Se establece un ciclo simbiótico en el interior de la laguna mediante el cual las algas,
organismos autótrofos, sintetizan su material celular a partir de la materia inorgánica
liberando consigo oxígeno; mientras que las bacterias presentes se alimentan de la
materia orgánica de los desechos y utilizan el oxígeno disuelto del agua para su
respiración, liberando dióxido de carbono que es necesario para la fotosíntesis de las
algas.
Los sólidos de las aguas negras entran a la laguna en un estado putrescible y salen en
forma de células de algas muy estables sin causar efectos deletéreos.
FIGURA 2. Simbiosis entre Algas y Bacterias
FUENTE: Monzón I.
18
Las variables que mejor representan el funcionamiento de las lagunas son: el oxígeno
disuelto, el pH y la al alcalinidad que varían en función del tiempo, la estación
climatológica y la profundidad del estanque.
1.5.1.2 Tipos de Laguna
Las lagunas de estabilización pueden clasificarse desde diversos puntos de vista. Sin
embargo, se clasifican según su actividad biológica:
Aerobias.- Son aquellas en que las bacterias aerobias descomponen los residuos
mientras que las algas, por proceso de fotosíntesis, proveen de oxígeno suficiente
para mantener un ambiente aerobio.
Anaerobias.- Actúan de forma similar a un digestor, donde las bacterias
anaerobias descomponen la materia orgánica.
Facultativas.- Son aquellas en las que pueden encontrarse organismos aerobios,
anaerobios y facultativos. Tienen una zona aerobia superior mantenida por algas
y una zona anaerobia en el fondo.
FIGURA 3. Laguna Estabilización
FUENTE: Monzón I.
19
1.5.2 HUMEDALES ARTIFICIALES
Los humedales son zonas que se inundan periódicamente con una frecuencia y
profundidad tales que estimulan el crecimiento de una vegetación específica adaptada a
las condiciones de los suelos saturados. Los humedales se forman naturalmente como
zonas de transición entre ecosistemas acuáticos y las tierras altas.
Cuando se produce ingenierilmente la hidrología de los humedales se puede favorecer el
desarrollo de una amplia variedad de plantas. Por tanto, es relativamente sencillo
construir humedales artificiales. Funcionalmente, los humedales naturales y artificiales
son similares, especialmente en cuanto a su potencial de asimilación de materia orgánica
y nitrógeno.15
1.5.2.1 Clasificación de los Humedales Artificiales
Los humedales artificiales pueden ser clasificados según el tipo de macrofitas que
empleen en su funcionamiento: macrofitas fijas al sustrato (enraizadas) o macrofitas
flotantes libres.
FIGURA 4. Clasificación de Humedales Artificiales con Macrofitas
FUENTE: Delgadillo O. y otros
20
Humedales artificiales de flujo superficial (HAFS)
Son aquellos donde el agua circula preferentemente a través de los tallos de las plantas y
está expuesta directamente a la atmósfera. Este tipo de humedales es una modificación al
sistema de lagunas convencionales. A diferencia de éstas, tienen menor profundidad (no
más de 0,6 m) y tienen plantas.9
FIGURA 5. Humedal Artificial de Flujo Superficial
FUENTE: Delgadillo O. y otros
Los HAFS suelen instalarse para tratar efluentes procedentes de tratamientos
secundarios. La alimentación a estos humedales se efectúa de forma continua y la
depuración tiene lugar en el tránsito de las aguas a través de los tallos y las raíces de la
vegetación emergente implantada. Tallos, raíces y hojas caídas sirven de soporte para la
fijación de la película bacteriana responsable de los procesos de biodegradación, mientras
que las hojas que están por encima de la superficie del agua dan sombra a la masa de
agua, limitando el crecimiento de micro algas.17
Humedales artificiales de flujo subsuperficial (HAFSs)
Los sistemas de flujo subsuperficial, se caracterizan por que la circulación del agua en los
mismos se realiza a través de un medio granular, con una profundidad de agua cercana a
los 0,6 m. La vegetación se planta en este medio granular y el agua está en contacto con
los rizomas y raíces de las plantas. Los humedales de flujo subsuperficial pueden ser de
17
http://www.agropecuariosegovia.com/2Documentacion.pdf
21
dos tipos de acuerdo a la aplicación de agua al sistema: humedales de flujo subsuperficial
horizontal y humedales de flujo subsuperficial vertical.
Estos HAFSs suelen emplearse para tratar efluentes procedentes de tratamientos
primarios.
Humedales subsuperficial de flujo horizontal
El diseño de estos sistemas por lo general consiste en una cama, ya sea de tierra o arena y
grava, plantada con macrofitas. Toda la cama es recubierta por una membrana
impermeable para evitar filtraciones en el suelo.
FIGURA 6. Humedal de Flujo Subsuperficial de Flujo Horizontal
FUENTE: Delgadillo O. y otros
El agua ingresa de forma permanente, aplicada en la parte superior de un extremo y
recogida por un tubo de drenaje en la parte opuesta inferior. El sistema de entrada y
salida del agua consiste en un tubo de drenaje cribado, rodeado con grava de igual
tamaño. El diámetro de la grava de ingreso y salida oscila entre 50 mm a 100 mm.
El agua residual se trata a medida que fluye lateralmente a través de un medio poroso. La
profundidad del lecho varía entre 0,45 m a 1 m y tiene una pendiente de entre 0,5 % a 1
%.
Humedales subsuperficial de flujo vertical
También conocidos como filtros intermitentes, este tipo de humedales reciben las aguas
residuales de arriba hacia abajo, a través de un sistema de tuberías de aplicación de agua.
22
FIGURA 7. Humedal de Flujo Subsuperficial de Flujo Vertical
FUENTE: Delgadillo O. y otros
Las aguas infiltran verticalmente a través de un sustrato inerte (arenas, gravas) y se
recogen en una red de drenaje situada en el fondo del humedal. La aplicación de agua se
efectúa de forma intermitente, para preservar y estimular al máximo las condiciones
aerobias.
Para favorecer las condiciones aerobias del medio poroso, se suele colocar un sistema de
aeración con chimeneas, que son tuberías cribadas con salidas al exterior. A diferencia
del humedal subsuperficial de flujo horizontal, el sustrato está constituido por varias
capas, encontrándose las más finas en la parte superior, aumentando el diámetro de la
grava hacia abajo.9
1.6 PLANTA DE TRATAMIENTO “CENTRO DE FAENAMIENTO
MUNICIPAL DE GANADO DE ORELLANA”
El agua que llega a la planta de tratamientos se da por gravedad, acumulándose en el
cajón recolector, pasa luego al canal recolector de aguas servidas y cajón repartidor de
caudales, llegando a los decantadores para su degradación por medio de
microorganismos, pasando al instante por los humedales artificiales y la caseta de
cloración para su posterior vertimiento al Río Chambira. La planta está rodeada de
terrenos con forraje.
23
1.6.1 PROCESOS DE TRATAMIENTOS DE LA PLANTA
Los procesos de tratamiento con los que cuenta la planta en estudio, componen de hecho
un sistema básico, es decir una tecnología simple de tratamiento. Se compone
básicamente de los siguientes elementos:
Cajón Recolector de Aguas Servidas.- Este cajón tiene como finalidad recoger las
aguas provenientes del área de faenamiento, de aseo de corrales, casa del operador, etc.
Conduciéndose desde este lugar a los decantadores que constituyen el inicio del
tratamiento propiamente dicho, y al mismo tiempo sirve para retener los sólidos gruesos.
En este decantador se ha instalado una bomba sumergible ara aguas residuales de ½ HP
la misma que se conecta a las composteras mediante tubería PVC de presión de 63 mm.
Canal Recolector de Aguas Servidas y Cajón Repartidor de Caudales.- En esta
estructura se recoge el caudal proveniente del cajón recolector, las aguas del retro lavado
que se realiza al filtro y del sedimentador de lodos (tanque imhoff), estos caudales se
dividen en partes iguales al cruzar por la caja repartidora y luego ingresan a los
decantadores, donde se han instalado dos válvulas de PVC de 6 pulgadas que sirven para
el control del ingreso del agua a los decantadores 1 y 2.
Decantadores.- Consta de dos decantadores A y B dispuestos en paralelo y divididos en
dos cámaras cada uno, el objetivo fundamental es retener los sólidos que ingresan con el
líquido, mediante sedimentación, donde serán degradados por ciertos microorganismos
anaerobios presentes en el medio.
Caseta de oxigenación.- El efluente de los sedimentadores pasan por la cámara de
oxigenación que están junto a los sedimentadores, en esta cámara se inyecta aire a
presión mediante un compresor que se encuentra instalado en la caseta.
Filtros verdes (Humedales Artificiales).- Es un sistema de tratamiento de agua residual
poco profundo, no más de 0.80 m, construidos por el hombre, en el que se han sembrado
plantas acuáticas, para que la depuración de las aguas se den mediante procesos
naturales. Los humedales artificiales construidos tienen ventajas respecto de los sistemas
24
de tratamientos alternativos, debido a que requieren poca o ninguna energía para
funcionar y su construcción es de costo efectivo. Los humedales artificiales proporcionan
el hábitat para la vida silvestre y son estéticamente agradables a vista.
El principio tecnológico se basa en el proceso físico de infiltración donde el manejo de
los diferentes sustratos garantiza velocidades diferentes propias de un proceso de
filtración en función de la textura y granulometría de cada elemento filtrante.
La planta consta de dos humedales de 20 x 12 m cada uno es decir 240 m2 conectados en
serie; el efluente de los decantadores pasa al primer humedal donde se produce el
tratamiento denominado de lijado, y luego pasa al segundo humedal para el tratamiento
de pulido, se ha ubicado tuberías y válvulas que permite controlar el funcionamiento de
cada unidad y poder aislar el uno del otro para facilitar las operaciones de
mantenimiento.
Los elementos que conforman los humedales son:
Diques Perimetrales, conforman las paredes laterales de lecho que están
constituidos por los taludes excavados en la plataforma con una inclinación de 45
grados. Debido al alto índice de permeabilidad del suelo se colocó una capa
impermeable de geomenbrana, en el fondo y en los taludes de cada lecho.
Sistema de Tuberías de Distribución, (malla superior de tuberías) conduce el
agua servida cruda luego de la sedimentación en los tanques, esta malla se ubica
sobre el medio filtrante o bajo la superficie terminada de los lechos, conformadas
por varios ramales de tubería PVC de 110 mm perforadas lateralmente, las
tuberías se colocaron una pendiente mínima de 0.5 %. Sobre este sistema de
tuberías y del medio filtrante se coloca una última capa de arena que se
mantendrá libre de la acción del nivel del agua dentro de los lechos. En etas
tuberías se conforman lateralmente los filtros a base de grava gruesa a cada lado
de la tubería, y esta es cubierta con una capa de grava fina uniforme.
Sistema de Recolección de agua tratada (malla inferior de tuberías), se localiza
en el fondo de cada lecho formando varios ramales de tuberías PVC perforadas.
Estas tuberías están conectadas a una tubería matriz de recolección de PVC, que
25
conducen el agua tratada hacia una caja de control de hormigón simple. Todas las
tuberías se instalaron con una pendiente mínima del 0.5 %. Lateralmente en estas
tuberías de recolección armaron los filtros a base de grava gruesa (ripio) y grava
fina (chispa).
Cajas de control, recibe el agua tratada proveniente del filtro, construidas de
hormigón al final de los lechos de lijado y pulido. Dentro de estas se arma un
sistema de control de niveles de agua que los lechos filtrantes tendrán durante
todo el tiempo de tratamiento no más de 60 cm de carga hidráulica.
Pasto Alemán (planta), el completo tratamiento lo hacen las plantas que reúnen
características únicas propias de humedales, como es el caso del Pasto Alemán
(echinoquia polistachyoa), ya que presenta extraordinarias condiciones para el
tratamiento de las aguas servidas.
El sistema se complementa con las tuberías que conducen el agua hacia los
diferentes lechos acopladas con válvulas de paso de PVC para su operación en
serie, provocando una amplia versatilidad del tratamiento y la facilidad en su
operación y mantenimiento.
A fin de proteger de la acción de escorrentías superficiales se ha previsto la
construcción de cunetas perimetrales.
Caseta de Cloración.- El efluente de los filtros antes de la descarga final es clorado
mediante una válvula de ½ pulg pvc.
1.7 NORMATIVA AMBIENTAL
1.7.1 NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE
EFLUENTES: RECURSO AGUA
La presente norma técnica ambiental es dictada bajo el amparo de la Ley de Gestión
Ambiental y del Reglamento a la Ley de Gestión Ambiental para la Prevención y Control
26
de la Contaminación Ambiental y se somete a las disposiciones de éstos, es de aplicación
obligatoria y rige en todo el territorio nacional.18
Para la caracterización del agua residual y calidad del efluente que se descarga al Rio
Chambira, se regirá la presente investigación a la normativa emitida por el Texto
Unificado de Legislación Secundaria, Medio Ambiente “TULSMA”. La razón de la
aplicación de ésta norma se justifica en que en la Ciudad de Orellana, no existe una
normativa, ordenanza o ley que regule la descarga de agua residual.
“NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTES:
RECURSO AGUA”. Calidad de Descarga de Efluentes a un Cuerpo de Agua
Dulce, del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio de
Ambiente “TULSMA”, Recurso Agua, Libro VI, Tabla 12, Anexo 1.
TABLA 2. Límites de Descarga a un Cuerpo de Agua Dulce.
Parámetros Expresado como Unidad Límite máximo
permisible
Aceites y Grasas. Sustancias solubles
en hexano
mg/l 0,3
Alkil mercurio mg/l NO DETECTABLE
Aldehídos mg/l 2,0
Aluminio Al mg/l 5,0
Arsénico total As mg/l 0,1
Bario Ba mg/l 2,0
Boro total B mg/l 2,0
Cadmio Cd mg/l 0,02
Cianuro total CN- mg/l 0,1
Cloro Activo Cl mg/l 0,5
Cloroformo Extracto carbón
cloroformo ECC
mg/l 0,1
Cloruros Cl- mg/l 1 000
Cobre Cu mg/l 1,0
Cobalto Co mg/l 0,5
Coliformes Fecales Nmp/100 ml Remoción > al 99,9 %
Color real Color real unidades de
color
* Inapreciable en
dilución: 1/20
18
ECUADOR., MINISTERIO DEL AMBIENTE., Texto Unificado de Legislación Secundaria del
Ministerio de Ambiente., Quito-Ecuador., TULSMA., 2003
27
Compuestos fenólicos Fenol mg/l 0,2
Cromo hexavalente Cr+6
mg/l 0,5
Demanda Bioquímica de
Oxígeno (5 días)
D.B.O5. mg/l 100
Demanda Química de
Oxígeno
D.Q.O. mg/l 250
Dicloroetileno Dicloroetileno mg/l 1,0
Estaño Sn mg/l 5,0
Fluoruros F mg/l 5,0
Fósforo Total P mg/l 10
Hierro total Fe mg/l 10,0
Hidrocarburos Totales de
Petróleo
TPH mg/l 20,0
Manganeso total Mn mg/l 2,0
Materia flotante Visibles Ausencia
Mercurio total Hg mg/l 0,005
Níquel Ni mg/l 2,0
Nitratos + Nitritos Expresado como
Nitrógeno (N)
mg/l 10,0
Potencial de hidrógeno pH 5-9
Sólidos Sedimentables ml/l 1,0
Sólidos Suspendidos Totales mg/l 100
Sólidos totales mg/l 1 600
Sulfatos SO4= mg/l 1000
Temperatura oC < 35
FUENTE: TULSMA. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce.
1.8 REDISEÑO O REINGENIERÍA
Consiste en hacer un diagnóstico de todos y cada uno de los procesos del sistema de
tratamiento de agua residual, que permitirá tomar las medidas correspondientes en la
modificación del diseño o implementación de nuevos procesos unitarios que mejoren la
depuración del agua y garanticen el vertido de la misma, conforme establezca la norma
vigente.19
19
http://administracion.azc.uam.mx/descargas/revistagye/rv16/rev16art04.pdf
28
1.8.1 DESBASTE
El desbaste es una de las operaciones de pretratamiento que se incorporan en la parte
inicial de la EDAR, que tiene como objetivo de eliminar los residuos sólidos que arrastra
el AR, haciendo pasar estas a través de barrotes verticales o ligeramente inclinados, con
una separación entre ellos en función del tamaño del material a retener.
Se consideran rejas de desbaste grueso aquellas cuya separación entre barras es de 50 y
100 mm y rejas de desbaste fino aquellas que tienen espacios entre 10 a 25 mm, con
espesores mínimos de 12 a 25 mm y de 6 a 12 mm, respectivamente.
1.8.1.1 Tipos de Sistemas de Rejas
Las rejas se pueden clasificar en:
Verticales
Inclinadas
Circulares
En función de su sistema de limpieza las rejas pueden ser de limpieza manual o
automática. La limpieza manual se realiza con un rastrillo y la rejilla más adecuada es la
inclinada (60 - 80 respecto a la horizontal), y son muy aplicadas en pequeñas
instalaciones para proteger bombas, válvulas, tuberías, entre otras.
Las rejas de limpieza mecánica eliminan los posibles problemas de atascos y reducen el
tiempo para su mantenimiento, el mecanismo de limpieza suele ser un peine móvil que
periódicamente barre la reja.
1.8.1.2 Consideraciones de Diseño de Rejilla de Limpieza Manual
Al realizar el diseño de una reja de desbaste se debe tener en cuenta los siguientes
aspectos: tipo de equipo a utilizar, dimensiones del canal, intervalo de variación de
caudal, separación entre barras y el tipo de limpieza.15
29
TABLA 3. Rejillas de Limpieza Manual
Características Unidad Dimensiones
Tamaño barra (espesor) mm 5 – 20
Separación entre barras mm 20 – 50
Pendiente en relación a la vertical º 30 – 45
Pérdida de carga admisible mm 40
Material Acero inoxidable
FUENTE: Crites, R., Y Tchobanoglous, G.
1.8.2 CONSIDERACIONES PARA EL REDISEÑO DEL MEDIO FILTRANTE
DEL HUMEDAL
El humedal que se encuentra en planta de tratamiento es de flujo vertical subsuperficial
que basa su funcionamiento en simular las condiciones propias de los humedales
naturales. Normalmente son poco profundos menos de 1 m, plantados con especies
vegetales propias de zonas húmedas.
El sustrato empleado sirve para conseguir una mayor eliminación de los sólidos en
suspensión presentes en el agua por medio del proceso de filtración, también tienen la
finalidad de servir de soporte para la fijación de bacterias, aumentando así la superficie
de contacto entre éstas y el agua, y con ello el grado de depuración biológica.
1.8.2.1 Sistemas de Distribución y Recogida
El sistema de vertido está constituido por redes de tuberías perforadas con disposición
lineal o radial que tienen como objetivo distribuir homogéneamente el agua en toda la
superficie de la celda, cubiertas por un medio granular entre 0,05 y 0,1 m. Se suelen
colocar una capa de arena para evitar la aparición de insectos.
El sistema de recogida también consiste en una red de tuberías perforadas pero que en
este caso está situada sobre el fondo de cada una de las celdas. Las tuberías se cubren con
30
una capa de gravas gruesas (2 a 20 cm) que evita que el medio granular entre dentro de
las tuberías por las perforaciones.
1.8.2.2 Medio Granular
La profundidad del medio granular de los sistemas verticales oscila entre 0,5 y 0,8 m, y el
resguardo suele ser de 0,5 m. Se puede utilizar una distribución del medio granular como
la que se ilustra en la Figura.
FIGURA 8. Espesores de la Capas del Medio Granular
FUENTE: Corzo, A. y otros
En el medio granular se suelen insertar tuberías verticales de aireación que sirven para
mantener aireadas las capas más profundas del medio. De esta manera se mejoran y
favorecen los procesos de degradación aeróbica y la nitrificación.20
TABLA 4. Características del Medio Granular
Tipo de material Tamaño efectivo
(mm)
Porosidad (n)
Arena gruesa 2 28 - 32
Arena gravosa 8 30 – 35
Grava fina 16 35 – 38
Grava media 32 36 – 40
Roca gruesa 128 30 - 45
FUENTE: Delgadillo O. y otros
20
http://upcommons.upc.edu/e-prints/bitstream/2117/2474/1/JGarcia_and_ACorzo.pdf
31
CAPÍTULO II
PARTE EXPERIMENTAL
32
CAPÍTULO II
2 PARTE EXPERIMENTAL
2.1 LOCALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El presente estudio se desarrolló en la Planta de Tratamiento de Agua Residual del
Centro de Faenamiento Municipal de Ganado de Orellana.
Ubicación de la Provincia: Nororiente del Ecuador
Lugar de Estudio: Km 1 ½ de la vía los Zorros
Parroquia: Puerto Francisco de Orellana
Cantón: Francisco de Orellana
Provincia: Orellana
Coordenadas UTM: 279209 E;
9946514 N;
Altitud de 248,7 msnm
33
FIGURA 9. Ubicación de la Planta de Tratamientos del Centro de Faenamiento de Francisco de Orellana.
FUENTE: Luis Grefa
2.2 MÉTODO DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Todos los datos obtenidos durante la ejecución del estudio se los realizó mediante el
método cualitativo (interpreta y analiza al objeto de estudio) y cuantitativo (mide valores
cuantificables), a fin de que se facilite el análisis comparativo de los mismos, y la
determinación de la condición actual de la planta así como el dimensionamiento y el
rediseño del Sistema de Tratamiento.
34
2.3 PLAN DE MUESTREO
CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL
El muestreo se emprende por una serie de razones con el fin de obtener los siguientes
propósitos:
Para establecer la eficiencia o desempeño que presenta la planta de tratamientos.
Para implementar nuevos procesos de tratamientos.
Para tener reportes de cumplimiento con las normas.
Para alcanzar las metas del programa de muestreo, los datos recolectados deben ser:
representativos; los datos deben representar el contenido del agua residual.
Reproducibles; los datos pueden ser reproducidos por otros siguiendo el mismo muestreo
y protocolos analíticos. Sustentados; la documentación debe estar disponible para validar
el plan de muestreo.
Para lo cual se establece el siguiente protocolo de calidad:
1. Plan de muestreo: Para la caracterización de parámetros físicos, químicos y
microbiológicos del agua residual del sistema de tratamiento del Centro de
Faenamiento, se tomaron muestras de agua tanto en la entrada, en el proceso de
digestión y en la descarga.
TABLA 5. Procedimiento Para la Recolección de Información
Lugar de
Muestreo
Número de
Muestras
Días de
Muestreo
Puntos de
Muestreo
Total de
Muestras
Agua captada 1 1 1 1
Proceso Digestión 2 1 2 2
Agua tratada 3 2 1 6
FUENTE: Luis Grefa
35
Se tomó este procedimiento de acuerdo a lo mencionado en el diagnóstico de la
planta (tiempo de funcionamiento).
2. Clase de tamaño de muestra: Se realiza el muestreo simple, y tomar la cantidad de
agua tratada respectiva para la determinación de los parámetros a analizar (primer
muestreo) y para el segundo muestreo de agua tratada descartar los parámetros
que cumplen con límites permisibles. Para determinar la eficiencia en el área de
digestión se temaran muestras de agua en la entrada y salida del digestor. Y tomar
una muestra de agua en la captación.
3. Rotulado y cuidado de la muestra: Identificar las muestras con su respectivo
nombre, lugar, fecha y hora, y para evitar derrame o alteraciones de las muestras
cerrar bien los frascos.
4. Método de muestreo: Muestreo manual, para el cual se usa guantes y mascarilla.
5. Almacenamiento y preservación de la muestra: Los recipientes son: botellas de
vidrio ámbar (1 litro), frascos estériles (250 ml); y se preservaran en refrigeración
para que la integridad física – química - biológica se mantenga dentro del
intervalo de tiempo comprendido entre la recolección de la muestra y su análisis.
36
2.3.1 PUNTOS DE MUESTREO
FIGURA 10. Puntos de Muestreo de la PTAR – Centro de Faenamiento de Ganado de Orellana
FUENTE: Luis Grefa
37
2.4 METODOLOGÍA
Las muestras de aguas recogidas fueron rotuladas y enviadas al Laboratorio LABSU
(Laboratorio de Suelos, Aguas y Plantas) ya que el Municipio y la Extensión Norte
Amazónica (ESPOCH-ENA) no cuenta con instalaciones apropiadas para realizar
análisis de agua residual. Para realizar los análisis físicos, químicos y biológicos se
cogieron muestras de agua en la entrada, proceso de digestión y descarga, alrededor de la
01:30 de la mañana hasta las 07:00 de la mañana, debido a que en estas horas la planta de
tratamientos empieza a funcionar, siendo esta dependiente de las actividades de
faenamiento produciéndose un mayor consumo de agua. El muestreo en la descarga se
realizó 2 veces al mes, en cada muestreo se tomó tres replicas con una frecuencia de dos
horas, debido a que era de mayor interés.
Para la determinación del caudal del sistema de tratamiento, se realizó mediciones
durante 5 días (7 a 8 horas aproximadamente por cada día) de la cantidad de agua que se
consume en el faenamiento, limpieza de los materiales y corrales de los animales,
determinando con estos datos el caudal promedio representativo, con la cual ingresa a la
planta de tratamiento.
2.4.1 MÉTODOS
Los métodos que se utilizaron están adaptados al manual “Métodos Normalizados para el
Análisis de Agua Potable y Residuales” (standard Methods for Examination of Water and
Wastewater).
38
TABLA 6. Métodos de Parámetros Analizados
PARÁMETROS MÉTODO PARÁMETROS MÉTODO
Potencial de hidrógeno SM 4500-H + B Bario SM 3030 B, 3111 D
Sólidos sedimentables SM 2540 F Cadmio SM 3030 B, 3111 B
Sólidos totales suspendidos SM 2540 D Cobre SM 3030 B, 3111 B
Demanda química de oxígeno HACH 8000 Cromo hexavalente SM 3030 B, 3111 B
Demanda bioquímica de
oxígeno
SM 5210 B Níquel SM 3030 B, 3111 B
Cloro residual SM 4500 Cl G Hierro total SM 3030 B, 3111 B
Color real HACH 8025 Mercurio SM 3030 B, 3112 B
Cloruros SM 4500-Cl- B Manganeso total SM 3030 B, 3111 B
Fluoruros HACH 8029 Arsénico EPA 3050 B, SM 3114 C
Cianuro libre HACH 8027 Aluminio APHA 3120 B
Fósforo (PO4) SM 4500 E Fenoles DIN 38409-H16-1
Nitritos (NO2) SM 4500- NO2 B Hidrocarburos totales EPA 418.1
Nitratos (NO3) SM 4500 NO3 B Coliformes fecales SM 9222 D
FUENTE: Laboratorio LABSU
39
2.4.2 TÉCNICAS
TABLA 7. Potencial de Hidrógeno pH
Método 4500-B
CONCEPTO MATERIAL REACTIVO PROCEDIMIENTO CÁLCULO
El pH es un parámetro que nos
indica la acidez o alcalinidad
del agua, varia de 1 a 14. Si el
agua posee un pH menor a 7
se considera acida, caso
contrario básica, igual a 7
neutra.
pH-metro
vaso de
precipitación 250
ml
Agua destilada
Agua Problema
Calibre en pH-metro
Coloque en un vaso de vidrio limpio
un volumen de muestra suficiente
como para cubrir al electrodo de
vidrio.
Sumerja los electrodos en la muestra y
suavemente revuelva a una velocidad
constante para proporcionar la
homogeneidad y suspensión de los
sólidos, y esperar hasta que la lectura
se estabilice.
Anote el valor de la lectura en el
protocolo de trabajo.
Lectura directa
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
40
TABLA 8. Sólidos Totales Suspendidos
Método 2540-D
CONCEPTO MATERIALES REACTIVOS PROCEDIMEINTO CÁLCULO
Los sólidos totales es la
cantidad de materia disuelta en
un volumen de agua. Se puede
calcular tomando la suma de
las concentraciones de todos
los cationes y aniones
indicados en la parte del
análisis del agua o puede
también ser medida
evaporando una muestra de
agua para secarla y
posteriormente pesar sus
residuos.
Vaso de
precipitación de
250mL
Electrodo sensible
HACH
Agua cruda
Agua tratada
Colocar aproximadamente 100mL de
agua ya sea cruda o tratada en el vaso
de 250mL.
Leer directamente el
valor de STD en el
HACH series.
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
41
TABLA 9. Sólidos Sedimentables
Método 2540-F
CONCEPTO MATERIAL REACTIVO PROCEDIMIENTO CÁLCULO
Porción de sólidos
suspendidos que puede
sedimentar en un periodo
determinado, que
generalmente son eliminados
en los primeros procesos de un
tratamiento
cono Imhoff
vaso 250 ml
Agua destilada
Agua problema
Hexano
Agitar la muestra y llenar un cono
Imhoff hasta la marca de 1 litro con la
muestra.
Dejar sedimentar durante 50 minutos,
luego rotar el cono por su eje vertical
para que sedimenten también
partículas adheridas a la pared,
esperar 10 minutos más y realizar la
lectura (ml/1)
Lectura directa de
mililitros de solido por
litro de agua.
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
42
TABLA 10. Demanda Química de Oxígeno
Método HACH 8000
CONCEPTO MATERIAL REACTIVO PROCEDIMIENTO CÁLCULO
La demanda química de
oxígeno (DQO) se define
como la cantidad de un
oxidante específico que
reacciona con la muestra bajo
condiciones controladas.
Pipeta volumétrica
Viales con
reactivos
Gradilla
Tubos de digestión
Agua destilada
Agua problema
Ftalato Ácido de
Potasio (KHP).
Homogeneizar 100 ml de muestra
durante 30 segundos en una
mezcladora. Conectar el reactor de
DQO y precalentar a 150°C.
Preparar el reactivo para la curva
patrón y luego se realizar diluciones
del patrón (KHP).
Sostener el tubo en un ángulo de 45
grados y adicionar 2 ml de cada
dilución a los tubos. Para el punto
cero de la curva se utiliza 2 ml de
agua destilada. Se tapan los tubos y se
los invierte cuidadosamente para
mezclarlos completamente.
Colocar los tubos en el bloque
digestor precalentado a 150ºC y
digerir las muestras por 2 horas. Y
dejar enfriar a ºT ambiente colocando
los tubos en una gradilla para evitar la
formación de precipitado.
Lectura directa
utilizando agua
destilada como solución
de referencia.
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
43
TABLA 11. Nitratos
Método 4500-NO3-B
CONCEPTO MATERIAL REACTIVO PROCEDIMIENTO CÁLCULO
Los niveles naturales de
nitratos en aguas superficiales
e incluso subterráneas, no
superan unos cuantos
miligramos por litro. En
lugares donde no existen
industrias, el aumento de
niveles de nitratos se debe a
las prácticas agrícolas y
ganaderas.
Espectrofotómetro
para medir a 220 y
275 nm
Equipo de
filtración milipore
con membranas
tipo HA
Erlenmeyer 250 ml
Pipeta 1 ml
Pipeta 5 ml
Tubos Nesler.
Celdas cuarzo 1 cm
Agua destilada
Agua problema
Solución madre
de nitrato (secar
KNO3 en horno
a 105ºC/24 hr,
disolver 0,7218
gr en agua y
aforar a 1.000
mL
Solución
intermedia de
nitratos (diluir
100 mL a 1.000
mL con agua)
HCl 1N.
Sobre 50 mL de muestra transparente,
añadir 1mL HCl y homogeneizar.
Preparación de la curva de patrones:
Preparar estándares de nitrato en el
rango de 0 a 7 mL NO3- -N/l por
dilución a 50 mL de los volúmenes de
solución intermedia de nitrato y leer la
absorbancia de las muestras y
patrones a 220 nm.
Mida nuevamente la absorbancia de
las muestras y a 275 nm, para efectuar
la corrección por materia orgánica.
Para muestras y
patrones debemos restar
2 veces la absorbancia
leída a 275nm de la
lectura a 220nm para
obtener la absorbancia
debida a los NO3- y
construir la curva de
calibrado de la cual se
obtiene la
concentración de la
muestra.
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
44
TABLA 12. Hierro Total
Método SM 3030 B, 3111 B.
CONCEPTO MATERIALES REACTIVOS PROCEDIMEINTO CÁLCULO
Es un constituyente inorgánico
que está presente en las aguas
de formación por lo tanto en
los lodos provenientes de
estas. El óxido de tubos de
hierro o acero, también puede
aumentar la concentración de
materiales disueltos, así como
la cantidad total de hierro.
Equipo de
Absorción
Atómica de llama
Agua cruda Tomar 30mL de muestra problema, en
caso de existir turbidez elevada filtrar
el agua.
Someter a medición directa, según
curva de calibración para hierro.
Lectura directa
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.
45
TABLA 13. Color
Método HACH 8025
CONCEPTO MATERIALES REACTIVOS PROCEDIMEINTO CÁLCULO
El color es causado por la
presencia de sólidos
suspendidos, material coloidal
y sustancias en solución. El
color producido por sólidos
suspendidos se denomina
Color Aparente. Mientras que
el color causado por sustancias
disueltas y coloidales se
denomina color verdadero.
Colorímetro
HACH
Vaso de
precipitado de
250ml
Agua cruda
Agua tratada
Tomar la muestra en un vaso de
precipitación y colocar en la celda.
Colocar la rueda colorimétrica de
aguas crudas y leer
comparativamente.
De la misma manera colocar la rueda
colorimétrica para aguas limpias y
leer comparativamente.
Anotar la lectura
directamente.
FUENTE: Métodos Normalizados. APHA, AWWA, WPCF 17 ed.21
21
ESPAÑA., APHA-AWWA-WPCF., Métodos Normalizados para el Análisis de Agua Potable y Residuales., 17a. ed., Madrid-España., 1992
46
2.4.3 MEDICIÓN DE CAUDALES EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO
2.4.3.1 Caudal al Ingreso del Sistema
Para la determinación del caudal que ingresa a la planta de tratamientos se procedió a
medir la cantidad de agua que se consume durante el faenamiento, debido a que en el
decantador no da las facilidades para la medir mediante el método volumétrico.
2.4.3.1.1 Metodología para el cálculo
Para determina el caudal se aplicó el método de aforo directo controlado, que consiste en
medir el descenso del agua y el tiempo de vaciado en un depósito con dimensiones
conocidas.
2.4.3.1.2 Periodo de medición
Se realizó la medición durante 5 días, para obtener un valor promedio del caudal.
TABLA 14. Frecuencia Para Determinar el Caudal en el Reservorio
Número de Días Tiempo de Actividad
(segundos)
Agua Consumida
(litros)
1 30600 45680
2 22212 38170
3 18298,8 27510
4 18900 31240
5 22068 46480
Fuente: Luis Grefa
2.4.3.2 Caudal a la Salida del Sistema o Pérdida de Agua
Las pérdidas de agua se producen por los diferentes procesos que presenta el sistema de
tratamiento, por tuberías y accesorios, realizándose el vertimiento del agua a través de
una tubería, en donde se procedió a medir el caudal. Para este procedimiento se utilizó el
método volumétrico.
47
2.4.3.2.1 Metodología para el cálculo
Consistió en el uso de un recipiente de 4 L y un cronómetro para medir el tiempo que
tarda en llenarse de agua, aplicando la siguiente ecuación:
( )
Ec. 1
Dónde:
Q = Caudal
Vol. = Volumen de agua
t = Tiempo de llenado
2.4.3.2.2 Periodo de medición
Se realizó diez mediciones de caudales, para obtener un valor promedio confiable,
llevándose a acabo donde hay mayor consumo de agua en el faenamiento.
TABLA 15. Frecuencia Para Determinar el Caudal en la Salida del Sistema
Hora de Medición Nº Frecuencia Tiempo (s)
03:30 a 04:00 am
1 14.37
2 14.22
3 14.77
4 14.71
5 14.48
6 13.6
7 14.12
8 13.94
9 14.49
10 14.19
FUENTE: Luis Grefa
48
CAPÍTULO III
CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE
RESULTADOS
49
CAPÍTULO III
3 CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
3.1 DETERMINACIÓN DEL ESTADO ACTUAL DE LA PLANTA
Al realizar el diagnóstico técnico del funcionamiento del sistema de tratamiento se
observó, que recibe actualmente el agua residual del área de faenamiento, del aseo de los
corrales, casa del operador, del lavado del filtro y tanque sedimentador de la planta de
tratamiento de agua potable, vale indicar que en el área donde se produce el faenamiento
de porcino, el agua que se utilizada en esta no ingresa al sistema de tratamiento,
descargándose de forma directa al Río Chambira. Ver Anexo 2.
Con la información pertinente que facilito el Gobierno Municipal de Puerto Francisco de
Orellana, se determinó que la planta de tratamiento de aguas estaba diseñada para 50
vacas/día, con un caudal de 50 m3/día, consumiendo una cantidad de agua de
aproximadamente 1 m3/vaca, mientras que el caudal promedio medido de forma
experimental es: 1.69 L/s o 37.82 m3/día (Método aforamiento – volumétrico).
Se verifico que el flujo de agua que ingresa a la planta es discontinuo, ya que la actividad
de faenamiento dura aproximadamente de 6 a 7 horas (iniciando 01:30 am), con una
cantidad promedio de 27 vacas y 12 porcinos faenados respectivamente; apreciándose
que la planta no presenta actividad el resto del día. Por tanto el sistema de tratamiento
50
que fue diseñado si presenta la capacidad para tratar el agua residual, debido a lo antes
mencionado, considerando los errores aleatorios al momento de medir el caudal.
Se notó que las composteras no están en funcionamiento debido a que se encuentran
cerca del área de faenamiento, las cuales provocarían malos olores y aparición de
insectos indeseables.
Además no se ha dado mantenimiento adecuado a los humedales, debido a que la tubería
que conecta al primer humedal se encuentra taponada impidiendo que el agua se
distribuya por todo el área y no realice el normal proceso de tratamiento (pulido),
mientras que el segundo humedal en la parte adyacente a la caja de revisión se nota sobre
el lecho la presencia de agua con material susceptible a la descomposición provocando
problemas de malos olores y aparición de insectos. Ver Anexo 1 - (f).
También existe una gran cantidad de tierra y maleza en las cunetas perimetrales que se
encuentran en los humedales, impidiendo que las escorrentías superficiales mantengan su
dirección sobre las cunetas. Ver Anexo 1 - (g).
La determinación del estado actual de la planta, implico el análisis físico, químico y
microbiológico del agua residual que ingresa y se descarga de la planta para de esta
manera tener los suficientes datos, de modo que se pueda establecer la eficiencia de la
planta de tratamientos. Donde ciertos parámetros cumplen con la Normativa Ambiental
TULSMA, a excepción del Color real, DQO, Fe, Sólidos Totales Suspendidos, Sólidos
Sedimentables, Nitratos y Coliformes Fecales, las cuales son descargadas al río
Chambira.
51
3.1.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DEL CENTRO DE
FAENAMIENTO DE FRANCISCO DE ORELLANA
3.1.1.1 Descripción de la Planta
TABLA 16. Descripción de los Componentes de la Planta de Tratamiento Actual.
PARTES DEL SISTEMA Descripción.
Caja de Revisión El agua residual que se genera durante el faenamiento es
recolectado por la caja de revisión, siendo esta de hormigón con
medidas: 90cm x 90cm x 30cm (largo, ancho y alto),
conectándose luego por una tubería PVC de 8 pulgadas hacia el
decantador.
Todas las cajas de revisión que están instaladas en la planta, se
encuentran en buen estado.
Cajón Recolector de Aguas
Servidas (decantador)
Es de hormigón rectangular de 2.30 m x 2 m x 2 m, teniendo
como función principal retener los sólidos gruesos; para la salida
del agua del decantador se lo hace mediante un Cuello de Ganso
de 8 pulgadas de diámetro ubicado a una altura de 40 cm desde la
superficie del decantador hacia la parte inferior. Después de 7.90
m se conecta con un codo de PVC de 45º, posteriormente con
una longitud de 33 m de tubería llega a la segunda caja de
revisión de 90 cm x 90 cm x 60 cm siendo la entrada y salida de
la tubería a la misma altura, conectándose esta al canal recolector
de aguas servidas con tubería de PVC de 8 pulgadas con 17.5 m
de distancia.
En la actualidad su estructura está en perfectas condiciones, y no
presenta la bomba sumergible de ½ HP, según mencionado en el
manual de operación y mantenimiento. Debido a esto, el vehículo
hidro succionador ingresa una vez por semana a retirar del
decantador una parte de líquido que no ha pasado al siguiente
52
proceso, llevando consigo los sólidos gruesos retenidos.
Canal Recolector de Aguas
Servidas y Cajón
Repartidor de Caudales
La dimensión de este canal recolector es rectangular de 2.80 m x
0.80 m x 0.775 m, donde las tuberías que ingresan están a la
misma altura, donde la tubería que proviene de la caja de
revisión de la compostera es de 4 pulgadas PVC, la cual recoge
el agua que se genera en el retro lavado de los filtros y
sedimentador de la planta tratamientos de agua potable.
Junto al canal recolector se encuentra el cajón repartidor de
caudales de 1.20 m x 1.10 m x 0.955 m, la cual el caudal que
proviene del canal recolector se divide en partes iguales en la
caja repartidora, donde las tuberías que ingresan a los
decantadores se encuentran a la misma altura de la caja
repartidora.
Decantadores
Posterior a los decantadores se encuentran instaladas dos
válvulas de PVC de 6 pulgadas, mismas que sirven para controlar
y mantener los decantadores. Su estructura es de hormigón de
11.40 m x 6.90 m x 3 m, la cual constan de dos compartimentos
A y B dispuestos en paralelo, y divididos en dos cámaras cada
uno, permitiendo una mayor retención de sólidos.
En cada división de los decantadores presenta una tapa para el
control del proceso, siendo estas de hormigón de 0.80 m x 0.80
m cada una. De igual manera existe una chimenea en cada
división de los decantadores (4 chimeneas) para la emisión de
gases que se producen en el proceso de digestión.
En la actualidad a los compartimentos de los decantadores no se
le ha dado el respectivo control de los residuos sólidos, debido a
que presentan en la parte superficial una cantidad de residuos
(botellas, fundas, palos, estiércol), las mismas que impiden con el
proceso de tratamiento. Ver anexo 1 – (d).
Caseta de Oxigenación Este proceso de tratamiento no se encuentra en actividad desde el
53
inicio de funcionamiento de la planta, siendo la cámara de
oxigenación de 1.80 m x 1 m x 1.67 m. constatándose una
deficiencia de oxígeno para el tratamiento del agua, provocando
una deficiencia en el posterior tratamiento (humedales).
Humedales Artificiales
Mediante válvulas de PVC de 6 pulgadas se controla el ingreso
del agua que ingresa a los humedales, facilitándonos también las
operaciones de mantenimiento. Tanto el primer y segundo
humedal presentan unas dimensiones de 20 m x 12 m de largo y
ancho respectivamente, siendo estos sistemas de flujo
subsuperficial que conducen el agua a través del lecho del
sistema para que entren en contacto con las raíces de las plantas
(pasto alemán). Presentan también una caja de revisión en la
parte última de cada pantano.
Caseta de Cloración
El agua que sale de los humedales es receptado por la caseta de
cloración donde está instalado un tanque PVC de 250 litros,
mediante el cual con una válvula de ½ pulgada PVC se dosifica
el agua que pasa por una estructura de 1.70 m x 0.80 m x 2.40 m,
estando instalada la tubería de ingreso a una altura de 1.62 m
desde la superficie; también se pudo notar la presencia de un
vertedero ubicado a la mitad de longitud de la estructura (0.85 m)
permitiendo que haya una mezcla homogénea de cloro para su
posterior descargada al cuerpo receptor.
FUENTE: Luis Grefa
3.2 CARACTERIZACIÓN FÍSICA, QUÍMICA Y MICROBIOLÓGICA DEL
AGUA
La caracterización del agua residual captada y tratada del sistema de tratamiento del
centro de faenamiento fueron enviados al laboratorio LABSU, tal como se menciona en
el capítulo II; cabe mencionar que para este estudio se puso mayor interés en la descarga,
54
donde se realizó el análisis de ciertos parámetros de acuerdo a una tabla de parámetros
que presentaba un documento del municipio al momento de diseñar el sistema de
tratamiento.
3.2.1 ANÁLISIS DEL AGUA CAPTADA
TABLA 17. Resultados del Agua Residual Captada.
Determinaciones Unidades Resultados Límites Máximos
Permisibles
Sólidos totales suspendidos mg/L 1185 100
Sólidos sedimentables mg/L 30,5 1,0
Demanda química de oxígeno mg/L 2807 250
Nitratos (N-NO3) mg/L <0,2 10,0
Hierro total mg/L 3,08 10,0
Color real PtCo 482 15
Color aparente PtCo 1600 15
Coliformes fecales Col/100 ml 5,2x10^6 < 3000
FUENTE: Laboratorio LABSU
TULSMA. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce.
EXAMEN FÍSICO
Olor: Desagradable (olor a estiércol y sangre).
Color: Rojizo Marrón
Aspecto: Turbio, presencia de sólidos sedimentables y suspendidos.
55
3.2.2 ANÁLISIS DEL AGUA TRATADA (DESCARGA)
TABLA 18. Resultados del Agua Residual Tratada (descarga), en la Primera Semana.
Determinaciones Unidades
Resultados
Límites
Máximos
Permisibles M 1
(01:38 am)
M 2
(04:10 am)
M 3
(06:34 am)
Potencial de hidrógeno - 7,13 7,07 6,93 5 – 9
Sólidos sedimentables mg/L 1,5 2,5 4 1,0
Sólidos totales suspendidos mg/L 99 92 108 100
Demanda química de oxígeno mg/L 238,00 278,88 470,29 250
Demanda bioquímica de oxígeno mg/L 47,78 51,29 94 100
Cloro residual mg/L < 0,30 <0,30 <0,30 0,5
Cloruros mg/L 98,40 84,92 105,14 1000
Color Real PtCo 208 563 741 ®
Fluoruros mg/L 1,00 1,06 0.91 5,0
Cianuro libre mg/L 0,020 0,022 0,052 0,1
Fósforo (PO4) mg/L 0,80 1,18 0,99 10
Nitritos (NO2) mg/L 0,12 <0,10 0,39 10,0
Nitratos (NO3) mg/L 2,6 2,9 3,7 10,0
Bario mg/L < 0,30 <0,30 <0,30 2,0
Cadmio mg/L < 0,03 <0,03 <0,03 0,02
Cobre mg/L < 0,20 <0,20 <0,20 1,0
Cromo hexavalente mg/L < 0,10 <0,10 <0,10 0,5
Níquel mg/L < 0,10 <0,10 <0,10 2,0
56
Hierro total mg/L 19,84 23,64 16,81 10,0
Mercurio mg/L < 0,002 <0,002 <0,002 0,005
Manganeso total mg/L 1,66 1,61 1,23 2,0
Arsénico mg/L < 0,005 <0,005 <0,005 0,1
Aluminio mg/L 0,168 0,205 0,323 5,0
Fenoles mg/L < 0,05 <0,05 <0,05 0,2
Hidrocarburos totales mg/L 0,08 0,09 0,08 20,0
Coliformes fecales Col/100
ml
2,5x105 2x10^
5 1x10^6 < 3000
FUENTE: Laboratorio LABSU
TULSMA. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce. ® Inapreciable en dilución 1/ 20.
TABLA 19. Resultados del Agua Residual Tratada (descarga), en la Segunda Semana.
Determinaciones Unidades
Resultados
Límites
Máximos
Permisibles M 1
(01:38 am)
M 2
(04:10 am)
M 3
(06:34 am)
Color real PtCo 559 544 484 ®
Demanda química de oxígeno mg/L 314,10 357,25 446,70 250
Hierro total mg/L 5,90 4,52 4,06 10,0
Sólidos totales suspendidos mg/L 106,00 174,00 190,00 100
Sólidos sedimentables mg/L <0,50 2,50 3,50 1,0
Nitratos (N-NO3) mg/L 0,40 0,50 0,70 10,0
Coliformes fecales Col/100
ml
2,0x10^6 3,0x10^6 5,6x10^6 < 3000
FUENTE. Laboratorio LABSU
TULAS. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce.
® Inapreciable en dilución 1/ 20.
57
EXAMEN FÍSICO
Olor: Desagradable.
Color: Gris Oscura.
Aspecto: Turbio, presencia de sólidos suspendidos.
La Tabla 20, presenta datos promedios de los parámetros que mayormente sobresalen de
los límites permisibles, obtenidos de la tabla 18 y 19.
TABLA 20. Datos Promedios de la Caracterización del Agua Residual Tratada
Determinaciones Unidades
Resultados (1era
Semana) Resultados (2da Semana)
Promedio
M 1 M 2 M 3 M 1 M 2 M 3
Color real PtCo 208 563 741 559 544 484 516,5
Demanda
química de
oxígeno
mg/L 238,00 278,88 470,29 314,10 357,25 446,70 350,87
Hierro total mg/L 19,84 23,64 16,81 5,90 4,52 4,06 12,46
Sólidos totales
suspendidos
mg/L 99 92 108 106,00 174,00 190,00 128,17
Sólidos
sedimentables
mg/L 1,5 2,5 4 <0,50 2,50 3,50 2,33
Coliformes
fecales
Col/100
ml
2,5x105 2x10^
5 1x10^
6 2,0x10^
6 3,0x10^
6 5,6x10^
6 2,01x10^
6
FUENTE: Luis Grefa
58
3.2.2.1 Evaluación de la Caracterización del Agua Residual
Se realizó el análisis del agua residual para caracterizar el fluido, cuyos resultados se
exponen en las tablas anteriores, determinando que los parámetros analizados no están
dentro de los límites que se dispone en el libro VI, tabla 12 del TULSMA.
Con los resultados de la caracterización del agua tratada y el diagnóstico respectivo de la
planta de tratamiento, se verifica que el sistema de tratamiento actual no cumple con los
objetivos de remoción, en base a los parámetros que permiten evaluar la eficiencia de la
planta, entre las cuales se puede mencionar: color real, DQO, hierro total, sólidos totales
suspendidos, sólidos sedimentables y coliformes fecales, mismos que se resumen en la
tabla 21.
TABLA 21. Comparación de los Resultados Promedios y Límites Permisibles
Determinaciones Unidades Promedio
(Resultados)
Límites Máximos
Permisibles Condición
Color real PtCo 516,5 ® No cumple
Demanda química de
oxígeno
mg/L 350,87 250 No cumple
Hierro total mg/L 12,46 10,0 No cumple
Sólidos totales
suspendidos
mg/L 128,17 100 No cumple
Sólidos sedimentables mg/L 2,33 1,0 No cumple
Coliformes fecales Col/100 ml 2,01x10^6 < 3000 No cumple
FUENTE. Luis Grefa
TULMAS. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce. ® Inapreciable en dilución 1/ 20.
59
FIGURA 11. Representación de la Variación de Concentraciones del Afluente vs Efluente.
FUENTE: Luis Grefa
Como se puede visualizar en la figura 11 las concentraciones de los sólidos totales
suspendidos, sólidos sedimentables y la demanda química de oxígeno presentan una
reducción considerable en sus concentraciones, no así, el hierro total y el color aumentan,
sin embargo estos parámetros analizados en el efluente no están cumpliendo con la
normativa vigente TULSMA.
3.2.3 ANÁLISIS DEL AGUA EN EL DIGESTOR
Para determinar la eficiencia del digestor se procedió a analizar los siguientes
parámetros: DBO, DQO, Coliformes Fecales y totales, y el cálculo del tiempo de
retención hidráulico.
Nota: se envió analizar el agua a LABORATORIO CESTA.
11
85
30
,5
28
07
3,0
8
48
2
12
8,1
7
2,3
3
35
0,8
7
12
,46
51
6,5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Sól. T.Susp.
Sól. Sed. DQO Hierrototal
Colorreal
VARIACIÓN DE CONCENTRACIONES ANTES Y
DESPUÉS DEL TRATAMIENTO
Concentración Afluente
Concentración Efluente
60
TABLA 22. Resultados del Agua Residual en el Digestor.
Determinaciones Unidades Entrada Salida
Demanda biológica de oxígeno mg/L 1450 384
Demanda química de oxígeno mg/L 2834 800
Coliformes fecales Col/100 ml >1x10^8 >1x10^8
Coliformes totales Col/100 ml >1x10^8 >1x10^8
FUENTE: Laboratorio CESTTA
TULSMA. Tabla 12. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce
Eficiencia de remoción de la DBO5:
Ec. 2
Eficiencia de remoción de la DQO:
Tiempo de retención hidráulica:
Ec. 3
Datos: Q = 1.69 L/s = 37.82 m3/día
V = 184.06 m3
61
3.2.3.1 Evaluación del Agua en el Digestor
Como se puede notar en la tabla anterior los parámetros de DBO5 y DQO presentan
valores muy aceptables, con un porcentaje de remoción de 73.52 % y 71.77 %
respectivamente con un tiempo de retención hidráulica de 5 días.
Con estos datos se considera que el digestor si está cumpliendo casi en su totalidad con el
proceso de depuración de las aguas, sin embargo no se pudo apreciar la eficiencia de
remoción de coliformes fecales y totales, debido a que no existe valores afines que nos
permitan determina dicha eficiencia.
3.3 REDISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
Para el Rediseño del Sistema de Tratamiento de Agua Residual del Centro de
Faenamiento “Puerto Francisco de Orellana”, de acuerdo al diagnóstico actual del estado
de la planta a través de los análisis físico-químicos y microbiológicos del agua captada y
tratada, así como de la revisión del estado de la infraestructura y procesos de la planta; se
considera oportuno implementar las siguientes operaciones con el fin de mejorar el
funcionamiento óptimo del sistema de tratamientos.
El ingreso del agua a los diferentes procesos del sistema de tratamiento es impedido por
la basura y piltrafas, provocando consigo el desbordamiento de las unidades, debido a
esto se hace necesaria la implementación de un sistema de rejillas para sólidos finos, éste
se localizará al inicio del sistema de tratamiento. Y para mejorar la eficiencia del
humedal artificial, se realizará el destaponamiento de las tuberías de distribución y
evacuación, y el cambio del tamaño de los lechos filtrantes.
62
3.3.1 DIMENSIONAMIENTO DE REJILLA DE LIMPIEZA MANUAL
Para el diseño de rejillas finas de limpieza manual se tendrá en cuenta las respetivas
consideraciones de diseño que se encuentran establecidas en la tabla 3.
Datos para el
dimensionamiento Unidad Valor
Barras cuadradas, espesor (s) mm 9
Inclinación con la vertical º 45
Separación entre barras (e) mm 15
Caudal máximo L/s 1.69
Cálculo de la velocidad de aproximación del fluido hacia la reja.
Ec. 4
Dónde: “A” es el área transversal del tanque y es igual a la altura de la lámina de
agua residual (Y) por el ancho del canal (X). Y “Q” es el caudal de ingreso al
sistema de tratamiento.
Ec. 5
63
Datos:
Q = 1.69 L/s = 0.00169 m3/s
A = 0.04 m2
Cálculo de la suma de separación entre barras.
(
) ( )
Ec. 6
Dónde: b = ancho de canal (mm)
bg = suma de las separaciones entre barras (mm)
e = separación entre barras (mm)
s´ = espesor de las barras (mm)
(
) ( )
(
) ( )
( )
64
Cálculo de la longitud de la rejilla
Alto del canal = 0,36 m
Ancho del canal = 0.4 m
Ec. 7
La longitud de la rejilla será de 0.51 m, calculada en función del canal existente.
Cálculo del área libre (AL) al paso del agua.
Ec. 8
Cálculo del número de barras.
(
)
Ec. 9
Dónde: b = ancho del canal (m)
e = separación entre barras (m)
s = espesor barras (m)
65
(
)
Cálculo de la pérdida de carga en rejillas.
(
)
Ec. 10
Dónde: h = pérdida de carga (m)
s = espesor de las barras (m)
e = separación entre barras (m)
v2/2g = carga de la velocidad antes de la reja (m)
θ = ángulo de inclinación de las barras
β = factor dependiente de la forma de las barras
Los valores de β dados por Kirschmer para diferentes formas de barras se presentan en la
tabla siguiente.
TABLA 23. Valores de β de Kirschmer
TIPO DE REJAS β
Rectangular con bordes agudos 2.42
Rectangular con la cara de aguas arriba semicircular 1.83
Circular 1.79
Rectangular con ambas caras semicirculares 1.67
FUENTE: Monzón, I. y otros.
(
)
66
3.3.1.1 Resultados del Diseño de Rejilla
Las medidas respectivas de la rejilla que se implementará en el sistema de tratamiento de
aguas residuales están expresadas en la siguiente tabla.
TABLA 24. Resultados del Dimensionamiento de Rejilla Delgada
Especificaciones de diseño Unidad Valor
Altura de la lámina de agua (Y) m 0.1
Altura del canal m 0.36
Ancho del canal (X) m 0.40
Inclinación de rejilla con la vertical º 45
Barras cuadradas, espesor (s) mm 9
Separación entre barras (e) mm 15
Longitud de la rejilla (L) m 0.51
Número de barras - 17
Velocidad de aproximación (Va) m/s 0.042
Suma de separación entre barras (bg) m 0.26
Área libre al paso de agua (AL) m2 0.133
Pérdida de carga mm 0.00665
FUENTE: Luis Grefa
Según los resultados de los cálculos, la rejilla de limpieza manual fina tiene 17 barras con
pérdida a través de las rejillas 0.00665, siendo esta mínima. La rejilla será ubicada al
inicio del sistema de tratamiento antes de la primera caja de revisión que presenta un
espacio suficiente de 5.45 m para la instalación de la rejillas según las dimensiones
calculadas, el fin es retener sólidos que ingresan al sistema.
67
FIGURA 12. Dimensiones de la Rejilla Delgada
FUENTE: Luis Grefa
La retención de sólidos no influye en la composición química de las aguas residuales
pero si facilita las etapas del proceso subsiguiente, tanto en la cámara de sedimentación
como en la digestión, en el caso de la etapa de sedimentación los sólidos no obstruirá el
conducto interno que intercomunica a las 4 cámaras existentes por tanto en la etapa de
digestión ya no habrá presencia de sólidos, lo que es conveniente para evitar obstrucción
en todo el sistema de tratamiento.
3.3.2 REDISEÑO DE LOS HUMEDALES ARTIFICIALES
Para evitar problemas de obstrucción del flujo del agua en el lecho filtrante se considera
realizar un cambio en la estructuración y características de los lechos filtrantes, para que
así pueda cumplir con los respectivos objetivos por la que fue diseñada. Cabe mencionar
que los dos humedales tienen los mismos lechos filtrantes y espesores tal como se
demuestra en la siguiente figura.
68
FIGURA 13. Estructura Actual de los Lechos Filtrantes en los Humedales Artificiales
FUENTE: Luis Grefa
De acuerdo a los criterios de diseño de humedales de flujo subsuperficial vertical, se
establecerá las nuevas características y espesores de arena y grava.
TABLA 25. Consideraciones del Medio Granular para Humedales de Flujo Subsuperficial
Tipo de material Tamaño partícula
(mm)
Tamaño lecho
(cm)
Primera Etapa
Grava fina 2 - 8 > 30
Grava 5 - 20 10 - 20
Grava 20 - 40 10 - 20
Segunda Etapa
Arena 0.25 - 0.4 > 30
Grava 3 - 10 10 - 20
Grava 20 - 40 10 - 20
FUENTE: Corzo, A. y otros
69
Cálculo de la cantidad de medio filtrante para los humedales.
Para el medio filtrante del humedal se tomara en cuenta los siguientes datos, en
base a las especificaciones mencionadas en la tabla 18. Para determinar la
cantidad de material filtrante se realizará mediante la siguiente ecuación:
Ec. 11
Dónde: Vol. = Volumen necesario
L = largo (m)
A = ancho (m)
H = alto (m)
Primer Humedal:
Datos: L = largo humedal (20 m)
A = ancho del humedal (12 m)
Volumen de grava fina (θ = 5 mm):
Volumen de grava (θ = 15 mm):
Volumen de grava (θ = 25 mm):
70
Segundo Humedal:
Volumen de arena:
Volumen de grava (θ = 15 mm):
Volumen de grava (θ = 25 mm):
3.3.2.1 Resultados del Nuevo Lecho Filtrante de los Humedales
TABLA 26. Especificaciones para el Nuevo Lecho Filtrante de los Humedales
Tipo de material Diámetro
(mm)
Tamaño lecho
(cm)
Vol. Necesario
(m3)
Primer Humedal
Grava fina 5 30 72
Grava 15 20 48
Grava 25 20 48
Segundo Humedal
Arena < 0.25 40 96
Grava 15 15 36
Grava 25 15 36
FUENTE: Luis Grefa
71
Para el rediseño de los humedales artificiales se tomó en cuenta 4 medios filtrantes como
es grava fina, grava media, grava y arena, con espesores diferentes para cada humedal tal
cono se muestra en la figura 13 y 14; necesitando una cantidad en total de 96 m3 de
arena, 72 m3 de grava fina, 84 m
3 de grava de diámetro de 15 mm y 84 m
3 de grava de
diámetro de 25 mm.
FIGURA 14. Estructura para del Nuevo Lecho Filtrante a Emplearse en el Primer Humedal
FUENTE: Luis Grefa
FIGURA 15. Estructura para del Nuevo Lecho Filtrante a Emplearse en el Segundo Humedal
FUENTE: Luis Grefa
Se consideró esta distribución para cada humedal con el propósito de que el primer
humedal tenga un buen proceso de filtración del agua y no sufra problemas de
obstrucción por los sólidos que no son retenidos en el proceso de digestión, actuando este
como un proceso de lijado; mientras que el segundo humedal por su forma de
72
distribución de los lechos filtrantes actúe como un proceso de pulido, mejorando así la
calidad del efluente.
3.3.3 DETERMINACIÓN DE CAUDALES
3.3.3.1 Caudal al Ingreso del Sistema
Para determinar el caudal al ingreso al sistema de tratamiento utilizamos la Ec. 1.
Datos:
Vol. consumido = 45680 L
t = 30600 s
TABLA 27. Resultados del Caudal al Ingreso del Sistema
Determinación Tiempo
Actividad (s)
Vol. Consumido
(litros) Q (L/s) Q (m
3/día)
D1 30600 45680 1.49 45.68
D2 22212 38170 1.72 38.17
D3 18298,8 27510 1.50 27.51
D4 18900 31240 1.65 31.24
D5 22068 46480 2.10 46.48
Caudal Promedio 1.69 37.82
FUENTE: Luis Grefa
3.3.3.2 Caudal a la Salida del Sistema
Para determinar el caudal a la salida sistema de tratamiento también se utilizamos la Ec.
1.
73
Datos:
Vol. recipiente = 4 L
t = 14.37 s
TABLA 28. Resultados del Caudal a la salida del Sistema
Determinación Tiempo (s) Volumen (litros) Q (L/s) Q (L/min)
D1 14.37 4 0.278 16.70
D2 14.22 4 0.281 16.88
D3 14.77 4 0.271 16.25
D4 14.71 4 0.272 16.32
D5 14.48 4 0.276 16.57
D6 13.6 4 0.294 17.65
D7 14.12 4 0.283 17.00
D8 13.94 4 0.287 17.22
D9 14.49 4 0.276 16.56
D10 14.19 4 0.282 16.91
Caudal Promedio 0.28 16.81
FUENTE: Luis Grefa
La determinación del caudal nos permite predecir las variaciones y hacer los controles
necesarios sobre el sistema, y verificar si está dentro de la capacidad para el que fue
construida. En épocas de invierno no afecta mucho en el aumento del caudal ya que tiene
un sistema simple alcantarillado para lluvias.
El caudal para el que fue diseñada la planta es de 50 m3/día para una cantidad de 50
vacas/día y un consumo de agua de 1 m3/vaca; mientras que el caudal medido de forma
experimental es de 37.82 m3/día, con una cantidad promedio de 27 vacas y 12 porcinos.
74
De acuerdo a estos datos se considera que la planta presenta la capacidad necesaria para
tratar las aguas residuales.
3.4 PROPUESTA ECONÓMICA.
3.4.1 SISTEMA DE REJILLA
TABLA 29. Costos de Construcción del Sistema de Rejilla
Descripción Cantidad Costo unitario Total
Adecuación de la estructura
Mano de obra 1 20,00 20,00-
Cemento (rocafuete) 1 7,25 8,25
Palas 1 12,00 12,00
Ripio y arena - - -
Rejilla
Rejilla delgada de 9mm
cuadrada
1 80,00
COSTO TOTAL 120,25
FUENTE: Luis Grefa
Nota: Se requiere hacer la rejilla en un taller mecánico. Y no se especifica el valor del
ripio y la arena ya que se ocupara del material que salga de los humedales debido a que
no requiere de mucho material para la adecuación de sistema.
75
3.4.2 REDISEÑO DE LOS HUMEDALES
TABLA 30. Costos para el Rediseño de los Humedales
Descripción Cantidad Costo unitario Total
Mano de obra 8 personas (5dias) 15,00 600,00
Palas 4 12,00 48,00
Carretillas 3 45,00 135,00
Arena 8 volq. (1 volq = 12
m3)
140,00 1120,00
Grava fina 6 volq. 290,00 1740,00
Grava (15 mm de diámetro) 7 volq. 290,00 2030,00
Grava (25 mm de diámetro) 7 volq. 290,00 2030,00
Costo Total 7703,00
FUENTE: Luis Grefa
76
CAPÍTULO IV
MANUAL DE
PROCEDIMIENTOS
77
CAPÍTULO IV
4 MANUAL DE PROCEDIMIENTOS
4.1 IMPORTANCIA
Un manual de procedimientos es un instrumento administrativo de gran importancia, que
apoya el quehacer cotidiano de las diferentes áreas de una empresa o institución.
El manual de procedimientos es designado sistemáticamente, tanto las acciones como las
operaciones que deben seguirse para llevar a cabo las funciones generales y además se
pueda hacer un seguimiento adecuado y secuencial de las actividades programadas.
Todo procedimiento implica, además de las actividades y las tareas del personal, la
determinación del tiempo de realización, el uso de recursos materiales, tecnológico y
financiero, la aplicación de métodos de trabajo y de control para lograr un eficiente y
eficaz desarrollo en las diferentes operaciones.22
22
http://www.ingenieria.unam.mx/~guiaindustrial/diseno/info/6/1.htm
78
4.1.1 NECESIDAD DE CONTROL
El control de la planta, se debe realizar de forma periódica en los diferentes procesos,
para así garantizar un efluente de buena calidad. La recolección de los datos se debe
realizar por la supervisión de los operadores de la planta.
En el control de la planta se registra las unidades que encuentran operando y si el flujo se
encuentra ingresando en forma normal a ellas.23
4.1.2 NECESIDAD DE MANTENIMIENTO
El mantenimiento que se realiza a los sistemas de tratamientos de aguas se define como
la conservación o protección de componentes o equipos para una condición determinada,
especialmente en lo que se refiere a su eficiencia y bajo costo de operación.
Entre las principales ventajas del mantenimiento, podemos mencionar las siguientes:
Mejor conservación de la infraestructura
Aumento de la calidad
Disminución de paralizaciones imprevistas
Disminución de reparaciones
Evita taponamiento de las tuberías.24
23
https://www.eseia.cl/archivos/Anexo_1_Manual_Operacion_PTAS_Cachagua.pdf 24
http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsatr/fulltext/operacion/cap10.pdf
79
4.2 INTRODUCCIÓN
El tratamiento de aguas residuales constituye una medida de mitigación que ayuda a
disminuir y controlar la contaminación de los cuerpos de agua, pero para que esta medida
tenga éxito se debe contar con obras de infraestructura adecuada a la naturaleza de la
aguas a tratar y con el personal capacitado para llevar a cabo la labores de tratamiento.
Para que los sistemas de tratamientos de aguas garanticen la calidad del efluente, resulta
importante una buena operación y mantenimiento de cada uno de los procesos,
ejecutándose de manera adecuada para lograr una buena eficiencia en la remoción de
material contaminante de acuerdo con lo esperado y que no se produzcan interrupciones
por falta de mantenimiento de los procesos u operaciones. Las labores de mantenimiento
pueden ser ocasionales o rutinarias de operación dependiendo de la periodicidad con que
se ejecuten. Con un mantenimiento correcto se previenen las emergencias o descuidos
imprevisibles.
4.3 OBJETIVOS
4.3.1 GENERAL
Implementar la metodología de operación y mantenimiento a seguir para el
correcto funcionamiento del Sistema de Tratamiento de Aguas del Centro de
Faenamiento Municipal de Orellana.
4.3.2 ESPECÍFICOS
Describir los procedimientos para la operación y mantenimiento óptimo del
sistema de tratamiento de aguas.
Describir los procedimientos de instalación que se consideran en el rediseño.
Establecer las funciones del personal a encargarse del control y mantenimiento
del sistema de tratamiento.
80
4.4 PROCEDIMIENTOS
4.4.1 PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN DE LOS PROCESOS A
IMPLEMENTARSE
4.4.1.1 Instalación del sistema de rejilla
Las barras que presentara la rejilla tendrá 9mm de espesor, la misma que se instalara
antes de la primera caja de revisión que presenta el sistema de tratamiento, que tendrá
una inclinación con la vertical de 45 grados, para esto se apropiara la estructura donde se
colocara la rejilla.
4.4.1.2 Instalación del nuevo lecho filtrante en los humedales
De acuerdo a los problemas que presenta los humedales se considera realizar el cambio
de los medios filtrantes, para ello se deben seguir los siguientes pasos:
1. Una vez terminada los procesos de faenamiento, cerrar las válvulas que permiten
el ingreso del agua a los humedales.
2. Con la ayuda de una carretilla y pala retirar toda la capa de arena, grava que se
encuentran en el sistema y también el pasto alemán.
3. Limpiar las paredes y fondos de los humedales.
4. Una vez terminada con el retiro de los lechos filtrantes, se colocara los nuevos
lechos filtrantes:
Primer Humedal.
- Colocar primero la grava de 25 mm de diámetro hasta un espesor de 20 cm.
- Posterior a este colocar una capa de grava de 15 mm de diámetro con un
espesor de 20 cm.
- Y por último colocar la grava fina de 5 mm de diámetro con espesor de 30cm
y sembrar el pasto alemán.
81
- En las tuberías de evacuación y distribución colocar alrededor de ellas gravas
de mayor tamaño para evitar el taponamiento de las mismas y permita una
buena distribución del agua por todo el lecho filtrante.
Segundo Humedal.
- Colocar primero la grava de 25 mm de diámetro hasta un espesor de 15 cm.
- Posterior a este colocar una capa de grava de 15 mm de diámetro con un
espesor de 15 cm, debido al diámetro de las partículas que presenta este lecho
se debe colocar una capa de grava fina para evitar que la arena filtre y evite el
circulamiento del agua por el lecho.
- Y por último colocar la arena con un espesor de 40 cm y sembrar el pasto
alemán.
- Al igual que el primer humedal se debe colocar en las tuberías de evacuación
y distribución, gravas de mayor tamaño para evitar el taponamiento de las
mismas y permita una buena distribución del agua por todo el lecho filtrante.
4.4.2 RESPONSABILIDADES PERSONALES
Administrador: Quien designará al personal que se encargará de la operación y
mantenimiento del sistema de tratamiento.
Personal encargado: Quienes se encargarán de la limpieza y control del Sistema de
Tratamiento y del medio circundante.
Personal adjunto: Personal del municipio encargado del vehículo hidro succionador
para el retiro de los lodos acumulados en los decantadores.
4.4.2.1 Funciones del Operador
Revisar periódicamente según sea el caso, los diferentes componentes del sistema
de tratamiento.
82
Realizar las tareas de operación y mantenimiento diarios, periódicos y eventuales.
Controlar la ejecución de programas de emergencia (correctivo), cuando por
circunstancias especiales fuere necesario.
Verificar el cumplimiento y la calidad del agua después del tratamiento con la
norma vigente.
Solicitar los insumos, materiales, herramientas y equipos necesarios para el
funcionamiento normal del sistema.
Debe responder por las herramientas y equipos necesarios para la operación y el
mantenimiento de las estructuras del sistema.25
4.4.3 OPERACIÓN Y MANTENIMIENNTO DEL SISTEMA DE
TRATAMIENTO
El mantenimiento consiste en vigilar constantemente el funcionamiento de la planta y
realizar periódicamente el mantenimiento de todos los procesos de tratamiento, tales
como sedimentador, humedales, válvulas, tuberías, etc. a fin de garantizar el buen
funcionamiento de la planta y que cumpla con su objetivo.
Para un funcionamiento óptimo del sistema de tratamiento y obtener agua de descarga
que cumpla con la norma TULSMA, el personal deberá realizar las siguientes
actividades:
25
http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsatr/fulltext/operacion/cap10.pdf
83
4.4.3.1 Área de Faenamiento
(a) Recolección de la sangre para que no ingrese al efluente
La sangre contribuye de forma significativa a la carga orgánica del efluente de los
mataderos, por ello es importante recolectarla para que no forme parte del efluente, es
recomendable evitar el uso de agua para remover la sangre.
(b) Recolección en seco del contenido ruminal y optimización del proceso de
lavado de panzas
Durante el vaciado y lavado de los estómagos, se determinó que se obtiene entre 30 a 50
kg de contenido ruminal por res faenada. Y se debe evitar enviar al drenaje los residuos
de piltrafa que se generan durante el proceso de faenamiento.
Si el contenido ruminal es enviado al afluente, se incrementa los contenidos de DBO5 y
de sólidos sedimentables del efluente considerablemente. Por ello es imprescindible
colectar en seco el contenido ruminal en vez de descargarlo al drenaje, con el cual se
consigue los siguientes beneficios:
Se reduce la DBO5 del afluente.
Se reduce la descarga de sólidos sedimentables del afluente.
Se reduce el consumo de agua por la recolección del contenido ruminal en seco.
Se reduce la presencia de malos olores y proliferación de insectos.
4.4.3.2 Limpieza de Corrales Considerando Procedimientos Sanitarios y
Ambientales
Los animales se reciben en el centro de faenamiento por menos unas 12 horas antes de
ser faenados. Estos corrales presentan una infraestructura adecuada, de modo que los
pisos y bebederos puedan ser lavados y las aguas puedan ser fácilmente evacuadas a las
canaletas de desagüe. Los corrales deben ser limpiados y desinfectados a fin de evitar la
84
posible propagación de enfermedades animales y mantener las condiciones higiénicas en
el centro de faenamiento.
Los sólidos que se generan en los corrales de los animales, deben ser removidos en seco
y enviados al relleno sanitario para su respectivo tratamiento, y así evitar el aumento de
la carga contaminante del efluente.
Como la limpieza en seco permite remover una buena parte de los sólidos adheridos a la
superficie, la cantidad de agua utilizada para finalizar la limpieza será mucho menor. No
obstante, cuando se emplee agua, se aconseja utilizar pistolas de baja presión y bajo
caudal para remover partículas sólidas remanentes.
A su vez, los drenajes para la evacuación de líquidos deben tener rejillas para la retención
de sólidos.
Beneficios:
Se reduce el consumo de agua en la limpieza.
Se disminuye la cantidad de sólidos suspendidos totales en el efluente.
Se evita la propagación de insectos, malos olores y posibles enfermedades a los
animales.
4.4.3.3 Sistema de Rejilla de Limpieza Manual
La limpieza de rejillas no requiere de personal especializado pero debe tener el equipo de
protección personal para así evitar posibles enfermedades, se recomienda el uso de
guantes de látex y una mascarilla.
Debido a que el sistema de tratamiento es intermitente se consideró el dimensionamiento
de una rejilla, para ello se debe usar un rastrillo, recogedores metálicos y escobillas para
sacar los residuos sólidos y depositar en los recipientes. Como los residuos son más de
tipo orgánico estos deberán ser colocados en los contenedores que recogen el estiércol en
seco para ser enviados al relleno para su disposición.
85
4.4.3.4 Tanque Sedimentador de Sólidos Gruesos
El agua proveniente de las labores de faenamiento, aseo de corrales, lavado de panzas y
otras áreas como baterías sanitarias descargan a este tanque cargadas de materiales
líquidos como sangre, orina materiales sólidos entre los cuales e puede destacar restos de
material rumiante (estiércol y piltrafas), las mismas que beben quedar retenidas en este
tanque.
Todo este material retenido se retirara con pala y colocadas en un contenedor para
enviarlas al relleno sanitario y puedan ser tratados adecuadamente, este proceso se lo
realizará cada 3 días; el retiro de este material se puede hacer también periódicamente
con el vehículo hidro succionador del municipio.
4.4.3.5 Tanque Sedimentador de Sólidos “Digestor”
Los sólidos que no son removidos en el proceso de decantación de sólidos gruesos se
depositaran en este decantador, misma que presenta 4 compartimentos donde se
producirá la degradación de la carga orgánica por acción bacteriana, estos lodos se irán
acumulando en el fondo y por lo tanto subirá el nivel de lodos con forme pasa el tiempo;
como medida de prevención se debe valorar periódicamente el nivel, y cuando haya
alcanzado por lo menos 1/3 de la altura total del tanque debe ser extraído succionando
con bomba y llevarlos al relleno sanitario.
Para facilitar la extracción de lodos se deberá cerrar las válvulas V1 y V2 que se
encuentran en la entrada del digestor A y B para no permitir el ingreso del agua, por tanto
para realizar el mantenimiento del sedimentador A se deberá cerrar la válvula V1 y para
el sedimentador B la válvula V2.
4.4.3.6 Humedales Artificiales (filtros con plantas macrofitas)
A fin de garantizar el buen funcionamiento de los humedales artificiales 1 y 2 se deben
realizar las siguientes acciones:
a. Eliminación de vegetación extraña: En el lecho filtrante de los humedales
aparece vegetación extraña al pasto alemán la misma que debe ser arrancada y
86
eliminada a fin de facilitar el desarrollo del pasto y permitir el flujo de agua entre
las raíces, mismos que son encargados de remover los contaminantes del agua.
b. Mantenimiento de las válvulas instaladas en los by pass: El agua que fluye a
través de la red de tuberías arrastra sedimentos y materia orgánica lo que hace que
las válvulas se deterioren y sufran taponamientos, siendo necesario hacer el
mantenimiento periódico, si es necesario se debe desarmar y extraerlas para su
limpieza y nuevamente instalarlas.
c. Arreglo de tapas y control de niveles: El control de nivel de agua en los
humedales es fundamental hacerlo diariamente y especialmente en épocas de
lluvia o en las horas picos de faenamiento, para ello se ha instalado un dispositivo
en cajas de revisión de hormigón provistas de tapas, siendo también necesario
mantenerlas en buen estado ya que debido a los agentes atmosféricos y constante
manipulaciones se deterioran.
d. Limpieza de cunetas perimetrales a los humedales: Las cunetas construidas
alrededor de los humedales se rellenan con basura y tierra, producto del
desmoronamiento de los diques aledaños, las mismas que deben permanecer
limpias para no obstruir el paso de las aguas lluvias provenientes de la escorrentía
y evitar que ingresen a los humedales.
e. Desbroce de hierba: El pasto alemán tiende a desarrollase poblando
completamente el lecho de los humedales extendiéndose a la periferia, por lo que
se debe proceder a la poda y de esta forma mantener libre las ventilas
perimetrales para facilitar la limpieza de las mallas de distribución y evacuación,
también las áreas aledañas para permitir el acceso peatonal.
Cuando el pasto haya alcanzado su madurez debe ser podado de esta forma se
facilitará que la planta se renueva de forma natural.
87
f. Limpieza de la malla de tuberías de distribución y evacuación: La malla de
distribución está constituida por una red de tuberías perforadas de PVC de 4
pulgada con la finalidad de permitir la salida del agua al lecho filtrante,
arrastrando consigo materia orgánica lo que hace que los orificios de los drenajes
se taponen y la distribución no sea uniforme, a fin de corregir este inconveniente
se realizará el lavado de las tuberías utilizando chorro de agua a presión a través
de las ventilas instaladas; igual procedimiento se deberá realizar a la red de
evacuación.
Para realizar las actividades de limpieza de las redes de distribución y drenaje del
humedal Nº 1 se deberá cerrar la válvula que está instalada en esta y dejar pasar el
flujo de agua al segundo humedal, y de la misma manera se la deberá realizar la
limpieza al humedal Nº 2.
4.4.3.7 Caseta de Cloración
Al final del humedal Nº 2 se encuentra instalada la caseta de cloración donde está
instalado un tanque de pvc de 250 litros el cual debe contener siempre cloro líquido y
pueda ser dosificado mediante la válvula de pvc el afluente.
4.5 SEGURIDAD LABORAL
La seguridad es un elemento imprescindible que debe incorporarse a la actividad laboral,
siendo una responsabilidad de todos y cada uno; por ello se debe tener en cuenta.
4.5.1 HÁBITOS PERSONALES
Evitar tocarse la cara y los ojos cuando se trabaja con sustancias químicas, solo
hacerlo después de haberse lavado las manos.
No fumar o ingerir alimentos durante las labores de mantenimiento.
Lavarse las manos después de cada labor.
88
Mantener en todo momento la vestimenta apropiada para cada labor que se lleve a
cabo.
Cualquier accidente por mínimo que sea debe ser comunicado inmediatamente.
4.5.2 EQUIPOS DE SEGURIDAD
Casco
Mascarilla
Guantes
Botas de cuero
Ropa apropiada
4.5.3 HERRAMIENTAS A UTILIZARSE
Rastrillo de mango corto y lago
Cepillo metálico
Palas y machetes
Baldes
Carretilla
Escobas
Manguera.25
4.6 RECOMENDACIONES
Sugerir a los señores técnicos que se encuentran en el área de desangrado de
ganado, de impedir en lo mayor posible que la sangre penetre en el sistema de
drenaje ya que es sumamente putrescente y difícil de eliminar en el tratamiento de
aguas residuales.
Mediante tuberías conducir el agua que se genera en el área de faenamiento de
porcino hacia el sistema de tratamiento para evitar el vertido directo al río.
89
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
90
CAPÍTULO V
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Actualmente en la planta tratamiento de aguas residuales del Centro de
Faenamiento Municipal de Ganado de Orellana, se evidencia que algunas
unidades del sistema no están en funcionamiento como: el sistema de
oxigenación, las compoteras y el primer humedal; el decantador de sólidos
gruesos y el segundo humedal presentan deficiencia en el tratamiento para lo cual
fue diseñada.
Los análisis realizados al agua residual del Centro de Faenamiento antes y
después del sistema de tratamiento, presentan una disminución de
concentraciones pero no garantiza que todos los procesos de tratamiento sean
eficiente, ya que los resultados en la descarga presentan: Color Real 516,5 PtCo;
DQO de 350,87 mg/L; Hierro Total de 12,46 mg/L; Sólidos Totales Suspendidos
de 128,17 mg/L; Sólidos Sedimentables de 2,33 mg/L y 2,01x106
de Coliformes
Fecales; datos que no cumplen con la normativa vigente TULSMA, para la
descarga de un agua residual a un cuerpo de agua dulce.
91
Los puntos críticos que presenta el sistema de tratamiento son; el decantador de
sólidos gruesos por el exceso de sólidos que son causantes del taponamiento de
las tuberías; el primer y segundo humedal artificial, mismos que fueron
verificados con el diagnóstico técnico que se realizó a la planta de tratamiento.
El análisis del estado de la planta estableció el desarrollo de dos procesos de
mejora: el primero corresponde el dimensionamiento de un sistema de rejilla fina
de limpieza manual de 0.51 m de largo y 0,4 m de ancho, con 17 barras metálicas,
0.9 cm de espesor y una separación entre ellas de 1,5 cm para la retención de
sólidos, la misma que se será ubicada antes de la primera caja de revisión que
presenta el sistema de tratamiento. Y la segunda consiste en el cambio del
material filtrante de los humedales horizontal de flujo subsuperficial, mismas que
serán clocadas en orden ascendente con las siguientes características: las dos
primeras capas serán de 20 cm de grava de 25 y 15 mm de diámetro
respectivamente, y la tercera capa de 30 cm de grava de 5 mm de diámetro para el
primer humedal; y para el segundo humedal: las dos primeras capas serán de 15
cm de grava de 25 y 15 mm de diámetro respectivamente, y la tercera capa de 40
cm de arena, con la finalidad de mejorar la calidad del agua en el efluente.
5.2 RECOMENDACIONES
Es importante considerar que las acciones relacionadas con la preservación del
ambiente sean tomadas con responsabilidad e importancia, por tanto se
recomienda con el fin de mejorar el nivel de vida de la población, minimizar los
impactos ambientales y cuidar el recurso hídrico (río Chambira).
Usar detergentes biodegradables en lugar de detergentes químicos para disminuir
las concentraciones de demanda química de oxígeno en el afluente.
92
Poner en práctica las respectivas manual de procedimiento para un
funcionamiento apropiado del sistema de tratamiento, garantizando así el
vertimiento del efluente.
El material que salga de los humedales artificiales se puede utilizar para
construcción o en los mismos humedales, previo a un lavado de los materiales y
así minimizar gastos.
Es necesario realizar un monitoreo mensual de los parámetros más sobresalientes
o los mismos que fueron tomados por el estudio de investigación (Color Real ;
DQO; Hierro Total; Sólidos Totales Suspendidos; Sólidos Sedimentables y
Coliformes Fecales), mismos que demostraran la calidad del agua que será
descarga al río Chambira.
93
CAPÍTULO VI
BIBLIOGRAFÍA
94
CAPITULO VI
6 BIBLIOGRAFÍA
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99
ANEXOS
100
ANEXO 1. ESTADO ACTUAL DE LA PLANTA
(a) Área de corrales y faenamiento
(b) Caja Revisión
(c) Cajón Recolector de aguas
101
(d) Decantador (proceso de digestión anaerobia)
(e) Humedal 1 sin funcionamiento por el taponamiento de tubería.
(f) Desbordamiento del agua del segundo humedal
102
(g) Exceso de tierra en las cuentas perimetrales
ANEXO 2. DESCARGA DIRECTA DEL AGUA DE FAENAMIENTO DE PORCINO AL RÍO
CHAMBIRA
ANEXO 3. CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES
Toma de muestras de Agua en la Captación
103
Toma de muestras de Agua en la Entrada y Salida del Digestor
Toma de muestras de Agua en la Descarga
Muestras tomadas para enviar al laboratorio LABSU
104
ANEXO 4. VISTA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ACTUAL - PROPUESTA
105
ANEXO 5. DETALLE DEL DISEÑO DEL SISTEMA DE REJILLA
106
ANEXO 6. RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN DE AR (ENTRADA PTAR)
107
ANEXO 7. RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN DE AR (SALIDA PTAR)
PRIMERA SEMANA DE MUESTREO “M1”
108
109
PRIMERA SEMANA DE MUESTREO “M2”
110
111
PRIMERA SEMANA DE MUESTREO “M3”
112
113
SEGUNDA SEMANA DE MUESTREO “M1”
114
SEGUNDA SEMANA DE MUESTREO “M2”
115
SEGUNDA SEMANA DE MUESTREO “M3”
116
ANEXO 8. RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN DEL AR (DIGESTOR)
ENTRADA DEL DIGESTOR
117
SALIDA DEL DIGESTOR
118
ANEXO 9. COTIZACIÓN DE LOS MATERIALES A UTILIZARSE EN LOS HUMEDALES
